DE1551037A1

DE1551037A1 - Dampferzeugerelement

Info

Publication number: DE1551037A1
Application number: DE19661551037
Authority: DE
Inventors: Kumpf Dipl-Ing Hermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-02-12
Filing date: 1966-02-12
Publication date: 1970-01-15
Also published as: CH451204A; FR1558908A

Description

Dampf erzeug er element

Die Entwicklung der Kernkraftwerkstechnik führt.in immer stärker werdendem Maße zum sogenannten integrierten Reaktor, d.h. einem Reaktor, bei dem Kern und Dampferzeuger im selben Druckgefäß liegen. Dieses Prinzip nat instesondere bereits bei gasgekühlten Reaktoren, bei denen die Möglichkeit besteht, mit z.B. in fast uiibegrenzten Dimensionen herstellbaren Betonkesseln zu arbeiten und bei fortschrittlichen Schiffsreaktoren, deren Leistung jedoch wesentlich geringer ist als die normaler Kraftwerksreaktoren, Eingang gefunden. Schwierig jedoch wird das Problem des Baues

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von integrierten Druckwasserreaktoren großer Leistung. Falls es jedoch gelingt, auch bei einigen "Ό0 MW den Dampferzeuger innerhalb des Druckgefäßes anzuordnen, ergeben sich sehr gewichtige Vorteile hinsichtlich Raum- und Materialbedarf. Insbesondere für den Primärkreislauf ist der Platzbedarf wesentlich kleiner und da der größte Teil desselben innerhalb des Reaktordruckgefäßes verläuft, ist auch die Sicherheit wesentlich größer. Dabei kann nicht nur an Stahl eingespart werden, vielmehr verringert sich in gleichem Maße auch der Aufwand für die Abschirraraaßnahmen. Infolge der kompakteren Kühlmittelführung sind auch die üruckverluste im Primärkreis wesentlich kleiner. Dies bedeutet, daß auch die notwendigen Pumpen und Pumpenleistungen kleiner als bisher sein können.

Voraussetzung für den Bau solcher räumlich verhältnismäßig kleiner integrierter Reaktoren ist jedoch eine Dampferzeugerkonstruktion, die einen verhältnismäßig geringen Platzbedarf hat und außerdem eine ausreichende Zugänglichkeit des Reaktorkernes für den Brennelementwechsel gewährleistet.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen im Inneren von Kernreaktordruckgefäßen untergebrachten Dampferzeuger, der aus einer Vielzahl von Einzelelementen mit jeweils eigenen Sekundäranschlüssen besteht. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeübertragenden Flächen aus geraden Rohren oder Platten ohne ein eigenes Gehäuse zwischen Sammelräumen für den sekundären Wäremträger angeordnet sind und die Strömungsrichtung

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des primären Wärmeträgers im wesentlichen senkrecht zu derjenigen des sekundären verläuft.

Dieses Dampferzeugerprinzip hat den Vorteil, daß die relativ kleinen einzelnen Dampferzeugerelemente für sich gebaut und geprüft werden können, was wesentlich einfacher ist als die Erstellung und Prüfung eines einzigen großen Dampferzeugers. Sollten während des Betriebes an einzelnen Elementen Schwierigkeiten auftreten, so ist es kein Problem, diese ohne Unterbrechung des gesamten Betriebes für sich bis zur nächsten Überholung der gesamten Anlage abzuschalten. Der Primärkühlmitteldruck, der als Außendruck auf die wärmeübertragenden Flächen wirkt, ist immer größer als der Druck des sekundären Kühlmediums. Dies ermöglicht die Abstützung verschiedener Bauteile der Dampferzeugerelemente gegeneinander oder gegen benachbarte Bauteile in kurzen Abständen und damit geringe Wandstärken von z.B. Rohrplatten oder Wärmetauscherplatten trotz hoher Systemdrücke. Daraus ergibt sich wiederum ein geringes Gewicht und kleinere Empfindlichkeit gegenüber thermischen Spannungen und Temperaturänderungen. Damit wird andererseits wiederum eine äußerst kompakte Ausführung der Wärmetauscher ermöglicht, was in Anbetracht der Aufgabenstellung notwendig ist. Alle beweglichen und evtl. reparaturbedürftigen Komponenten, wie z.B. Pumpen, können oben am Reaktorkessel angeordnet werden, also an der für die Zugänglichkeit günstigsten Stelle.

Diese Grundzüge der vorliegenden Erfindung und weitere Einzelheiten seien an Hand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

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Figur 1 zeigt schematisch die Anordnung von Reaktorkern 1 und Wärmetauscher bzw. Dampferzeuger 5 im Kessel 3 eines Druckwasserreaktors. Der thermische Schild ist mit 2, die Pumpe - eine Propellerpumpe - mit 4 bezeichnet. Die Kühlmittelführung ist durch Strömungspfeile dargestellt. Man muß sich dabei vorstellen, daß der gesamte Dampferzeuger aus einer etwa ringförmigen Anordnung von Einzelelementen 5 besteht, deren jedes mit Speisewasserzuführungs- und Dampfabführungsrohren versehen ist. Ks kann vorteilhaft sein, radial zum Reaktorkessel mehrere schmälere Dampferzeugerelemente anzuordnen, nicht, wie gezeichnet, nur eines. Ebenso ist statt der ringförmigen Anordnung eine solche in mehreren z.B. rechteckigen Gruppen möglich, zwischen denen in Umfangsrichtung gesehen, z.B. die Kühlmittelpumpen angeordnet sind. Dabei bestehen die wärmeübertragenden Flächen nicht wie üblich aus U-förmig gebogenen Rohren, sondern aus eng nebeneinander stehenden Rohren, Blechen oder Taschen, die von dem zu verdampfenden Medium gleichmäßig zur Reaktorachse, hier von unten nach oben, durchströmt werden, während das Reaktorkühlmittel im wesentlichen horizontal, also im Querstrom dazu, hindurchfließt. Bei einer derartigen Anordnung kann im Vergleich zu einem handelsüblichen Wärmetauscher mit U-förmig gebogenen Rohren und den dort notwendigen dicken Rohrplatten etwa die 2,5 bis 3-fache Wärmetauscherfläche untergebracht werden.

Die Figur 2 zeigt nun ein mögliches Beispiel für den Aufbau eines Dampferzeugerelementes im Aufriß. Die Figuren 3 und 4

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stellen mögliche Grundrißformen dar, wobei darauf hinzuweisen ist, daß selbstverständlich auch andere Querschnitte, also z.B. Sechsecke, Trapeze usw. möglich sind. Allen diesen Konstruktionen gemeinsam sind die möglichst eng stehenden Wärmetauscherrohre 6, die dicht nebeneinander in dünne Endplatten 7 eingeschweißt sind. Diese Endplatten können trotz der hohen Systemdrücke wegen der dicht nebeneinander stehenden Rohre dünn gehalten werden, was einen wesentlichen Vorteil gegenüber bisherigen Anordnungen bedeutet. Konstruktive Einzelheiten für die Ermöglichung einer sehr engen Rohrteilung bei gleichzeitiger guter Schweißbarkeit mit den Endplatten 7 zeigen die Figuren 5 und 6, wobei die Figur 5 beispielsweise einen Ausschnitt an der oberen Kammer für den Dampfaustritt und die Figur 6 einen Ausschnitt aus der unteren Kammer für den Speisewassereintritt zeigt.

Die obere Sammelkammer 8 für den Dampf und die untere Kammer 9 für den Speisewassereintritt sind von auf den Rohrplatten 7 senkrecht stehenden durchlochten Blechen 1υ und 11 durchzogen, welche die Aufgabe haben, die von außen wirkenden Druckkräfte gleichmäßig auf die Endplatten 7 zu verteilen. Ohne diese Blechstützen 10 und 11 würden unter Umständen unzulässig hohe FIräfte auf die cchweißnähte zwischen den Endpiatten und den aie Kammern 8 und 9 abschließenden Deckeln 12 und 13 wirken, da das Primärmedium normalerweise bei Wasserreaktoren immer einen höheren Druck hat als aas Sekunaärmedium. Die Rohre 6 sind durch Abstandshalter, z.B. einfache Lochbleche, gegeneinander abgestützt.

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Nach Figur 2 strömt Speisewasser durch die zentrale Leitung 14 von oben in die untere Kammer ein, verteilt sich dort auf die Rohre 6. Der Dampf, der sich in diesen Rohren 6, etwa nach dem Benson-Prinzip bildet, sammelt sich in der oberen Kammer 6 und wird durch die Leitung 16, die evtl. absperrbar sein kann, dem Verbraucher zugeleitet. Die Frischwasserleitung 14 verläuft dabei z.B. im Inneren des Bolzens 18. Dieser ist mit seinem unteren Ende in das Gewindestück 17 der Sammelkammer B eingeschraubt, durchdringt mit seinem oberen Ende die Dampfabführungsleitung 16 und ist gegenüber dieser mit einem Dichtungsring 1 j una der Mutter 20 abgedichtet. Über dieser Abdichtung ist eine normale Rohrverschraubung 21 angedeutet, die für die Demontage eines evtl. schadhaften Dampferzeugerelementes leicht abgenommen werden kann. Mit Hilfe des Bolzens 1Ö ist das ganze Dampferzeugerelement gehaltert und gleichzeitig über die Wandung 12 der oberen Kammer 8 in einer entsprechenden Ausdrehung des Kesselmantels 3 gelagert und abgedichtet. Selbstverständlich wäre es auch möglich, das dpeisewasser nicht wie dargestellt, konzentrisch, sondern über eine 'Extraleitung, die gestrichelt dargestellt ist (15), zuzuführen.

Die Verdampferrohre haben lichte Durchmesser um 10 mm und Abstände um 1,5 mm, sind also kleiner und viel enger gestellt, als bisher üblich und möglich. Wie bereits erwähnt, ergibt ein derartig aufgebauter Dampferzeuger gegenüber einem gleicher räumlicher Größe, jedoch mit den üblichen Rohranordnungen und Dimensionen eine 2,5 bis 3-fache Heizfläche. Ein Auftau eines der-

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artigen Wärmetauschers rait plattenförmigen Heizflächen steigert dieses Verhältnis sogar etwa auf das 4-fache, was für die Konstruktion von solchen Dampferzeugern für integrierte Kernrealctoren von besonderem Vorteil ist. ' - ,

Figur 7 zeigt einen teilweisen Aufriß eines solchen Wärmetauschers aus einzelnen Hatten, in vergleichbaren Dimensionen wie Figur 2 aber mit übertrieben dick gezeichneten Platten. Die Figuren 8. und j zeigen einen teilweisen querschnitt entlang der Linie VIII-VlIl aus Figur 7· Dabei ist Figur 8 zu entnehmen, daß der Wärmetauscher aus geraden Flächen 23 aufgebaut ist, die durch drabvtfärmige, geradlinige oder gewellte Abstandshalter 22, die in Stromungsrichtung des gebildeten Dampfes verlaufen, gegen den Außendruck druckfest gemacht sind. In Strömungsrichtung des Primärmediums, also horizontal bzw. senkrecht zur Dampfströmung, sind horizontale drahtförmige Abstandshalter· 22a vorgesehen, die gleichzeitig auch als Strömungsleiteinrichtungen fungieren, damit das Kreuz-Gegenstrom-Prinzip mögliehst gut über die gesamte Länge bzw. Höhe des Dampferzeugerelementes gewährleistet bleibt. Figur 9 zeigt ähnlich wie Figur 8 einen Querschnitt durch das Dampferzeugereleraent nach Figur Hier sind jedoch die Heizflächen 23a in der dargestellten Weise gewellt ausgebildet und stützen sich somit direkt ohne zusätzliche Abstandshalterdrähte 23 gegeneinander ab.

Wie bereits erwähnt, sind solche Plattenwärmetauscher vorzugsweise dann anwendbar, wenn außen, d.h. in den Horizontalkanälen

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für das Primärkühlmittel ein höherer Druck herrscht als in den Vertikalkanälen für das sekundäre Kühlmittel. Da die Schweißverbindungen dabei größtenteils auf Druck beansprucht werden, sind sie sehr stabil, selbst Fehler und nicht durchgehende Risse in diesen Platten können sich daher kaum bis zu einem Leck ausweiten. Gegenüber Wärmetauschern mit Rohren, wie sie eingangs beschrieben wurden, scheinen lediglich die langen Vertikalschweißnähte ein Nachteil zu sein. Dies kann jedoch nicht schwerwiegend sein, da alle Schweißnähte gerade und gleichmäßig sind und naher eine typische Automatenarbeit darstellen. AuiSerdem ist aas Blech wesentlich billiger als die benötigten Rohre und die im gleichen Raum unterzubringende Wärmeübertragungsflache größer, ferner der Primärdruckverlust kleiner als bei vergleichbaren max. Strömungsgeschwindigkeiten.

Plattenwärmetauscher, die leichter zu sehweißen sind, sind in den Figuren 10, 11 und 12 dargestellt. Sie zeichnen sich dadurch aus, daß die Wdndstärke der Platten an den Schweißstellen wesentlich größer ist, z.B. 3 bis 5 mm, während die Strömungskanäle durch entsprechende Vertiefungen dieser starken Platten gebildet sind. Die Vertiefungen können in an sich bekannter Wei'se durch spanende bzw. spanlose Verarbeitung hergestellt werden. Die Blechdicken an den dünnsten Stellen betragen dabei etwa 1 mm. Die Figur 10 zeigt einen Ausschnitt aus einem derartigen Dampferzeuger, wobei die einzelnen Platten, die normalerweise zusammengeschweißt sind, wegen der übersichtlicheren Darstellung auseinandergezeichnet sind. Die

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Außenplatten 28, die das Wärmetauscherelement begrenzen, sind glatt und tragen- lediglich an beiden Schweißrändern je eine Nut 26, die als Drosselsfcelle für den Wärmeabfluß beim Schweißen fungiert und damit eine Verbesserung der Schweißwurzel bewirkt. "Die Platten 24 und 2b sind jeweils auf der einen Seite, wie dargestellt, mit Längs- bzw. Querrinnen versehen. Auf ihrer Rückseite tragen sie wiederum die Nuten 26 in der Nähe der Schweißstelle. Diese Nut 26 ist in der letzten Ansicht der Platte 24» die eine perspektivische Rückansicht darstellt, besser zu sehen. Es sind dort auch noch Ausnehmungen 27 eingezeichnet, die angebracht werden können, um die Materialstärke zwischen den einzelnen Rinnen zu verringern. In dieser dargestellten Reihenfolge werden die Platten aneinandergeschweißt, so daß sich die Strömungswege für das Primärkühlmittel und das Sekundärkühlmittel ausbilden. Die Tiefe bzw. die,Breite dieser Stromungskanäle liegt dabei in der Größenordnung von 1,9 bis 4 mm. Selbstverständlich können die Strömungsrinnen auch mit einem anderen Querschnitt, z.B. einem rechteckigen Querschnitt, versehen werden, wodurch eine weitere Materialersparnis und eine Vergrößerung der Wärmeleitung zwischen den wärmetauschenden Medien erzielt wird. Eine Darstellung der Schweißverbindung zwischen den Platten 24 und zeigt Figur 10a, aus der auch die Punktion der Nuten 26 zu ersehen ist.

Anstelle der Platten 24 können gemäß Figur 11 auch Platten treten, bei denen durch die Ausarbeitung von senkrecht zu ein-

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ander stehenden Rillen keine Stützrippen, sondern lediglich Stutzpunkte 30 gebildet werden, die die Plattenfläche sozusagen in eine Vielzahl von kleinen, miteinander verbundenen "Gewölben" unterteilt. Hier ist die Durchmischung des Dampfes besser, die Austauscherfläche wird auch etwas größer, allerdings ist infolge des höheren otrömungswiderstandes auch aer Druckverlust etwas hoher.

Eine anaere Variation der Plattenausbildung zeigt Figur 12. Hier wechseln die Platten 40 und 50 miteinander ab, wobei die Platte 40 auf beiden Seiten in verschiedenen Richtungen für die beiden Strömungsmittel genutet ist und die Platte 50 jeweils nur als Abdeckplatte bis auf die Schweißnut 26 glatt ausgeführt ist.

Diese Beispiele sollten lediglich zeigen, daß es auf verhältnismäßig einfache Weise konstruktiv möglich ist, Wärmetauscher mit einer derartig hohen Konzentration der wärmetauschenden Flächen auszubilden. Die weiteren Figuren zeigen ergänzend zu Figur 2 wie solche Wärmetauscherelemente bei einem sogenannten integrierten Reaktor im gleichen Druckgefäß untergebracht werden können.

Nach Figur 13 ist der Deckel 31 des Druckkessels 3, der etwa den gleichen Durchmesser hat, mit den darauf sitzenden Hauptumwälzpumpen 32 abhebbar. Die Dampferzeugerelemente 33» die hier auf zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind, durch-

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dringen ^*4*g-e«, mit ihren Dampfleitungen einen Planschring 34, an dem auch die Strömungsleiteinrichtungen oberhalb des eigentlichen Reaktorkernes 35 befestigt sind. Diese Bauelemente können daher bei einer Überholung des Reaktors als Einheit nach Lösung · des Deckels abgehoben werden. Durch Pfeile ist der Strömungsweg des Primärkühlmittels angedeutet. Dieses strömt zunächst durch den Reaktorkern nach oben, tritt in die untere Hälfte der Wärmetauscherelemente 33 ein und strömt nach außen und von dort über die obere Hälfte wiederum nach innen, wird von der Hauptumwälzpumpe 3 P im abgekühlten Zustand erfaßt und entlang der Druckbehälterwand 3 wieder nach unten zum erneuten Eintritt in den Reaktorkern 1 befördert.

Die Anordnung der Wärmetauscherelemente in einem integrierten Reaktor gemäß Figur 14 ist ähnlich wie in Figur 13, jedoch sind die Wärmetauscherelemente auf dem inneren Ring mit dem Deckel 31 des Reaktordruckgefäßes verlanden und können mit.demselben abgehoben werden. Die Elemente auf dem äußeren Kreis dagegen durchsetzen mit ihren Dampfleitungen den oberen Flanschring des Reaktordruckgefäßes 3· Sie haben einen derartigen Innendurchmesser, daß der eigentliche Reaktorkern 1 ohne Demontage derselben ausgebaut werden kann. Der Strömungsverlauf des Primärmediums ist hier der gleiche wie in der Anordnung nach Figur 13. Die Hauptumwälzpumpe 32 wurde der Übersichtlichkeit halber weggelassen.

Figur 15 zeigt eine Anordnung, bei der die Dampferzeugerelemente

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in ringförmiger Polge ,jeweils oberhalb und unterhalb dec eigentlichen Reaktorkernes im gemeinsamen Reaktordruckgefäß untergebracht sind. Bei entsprechender Verteilung der Dampferzeugerelemente besteht auch bei dieser Anordnung die Möglichkeit, daß das Sekundärkühlraittel im Naturumlauf durch die Dampferzeugerelemente strömt.

Diese Anordnungsweisen der Dampferzeugerlemente gewährleisten nicht nur eine größere Sicherheit im Betrieb des gesamten Dampferzeugers und eine Vereinfachung der Herstellungsweise desselben, sie vermeiden auch große Kesseldurchbrüche und erlauben eine andere und bedeutend günstigere Sicherheitsplanung für den ganzen Primärkreis.

Die spezielle Bauform dieser Dampferzeuger kann jedoch auch mit Vorteil bei solchen integrierten Kernreaktoren verwendet werden, bei denen die Brennelementekanäle über die ganze Länge des Reaktordruckgeäßes hindurchgeführt sind, wie z.B. bei schwerwassermoderierten Kernreaktoren. Derartige Verhältnisse sind in der Figur 16 dargestellt. Ein solcher Aufbau würde mit Dampferzeugern herkömmlicher Bauart nicht nur vom Standpunkt der zu geringen Wärmetauscherflächen, sondern auch aus rein konstruktiven Gründen auf nahezu unüberwindliche Schwierigkeiten stoßen und daher nicht durchführbar sein. Mit den Dampferzeugerelementen nach der vorliegenden Erfindung dagegen ist die benötigte Wärmetauscherfläche sichergestellt und ist vor allem auch der konstruktive Aufbau des gesamten Systeme ohne besondere

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Schwierigkeiten durchzuführen. Der Schwerwasserinhalt dieser Anordnung ist kleiner als bei der üblichen Führung des Primärkühlmittels durch außen angeordnete konventionelle Wärmetauscher,

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, aaß die einzelnen Wärmetauscherelemente, vorzugsweise jene, die in radialer Riehtung nebeneinander'angeordnet sind,'hinsichtlich der Strömung des sekundären Wärme trägers hintereinander geschaltet werden können. Dadurch entsteht ein Gegenstromwärmetauscher mit ausgeprägtem Vorwärmteil und Überhitzer- bzw. Trocknungsteil.

^pigur 17 zeigt einen derartigen Dampferzeuger, der aus dem Vorwärmer 51, dem Verdampfer 52 und dem Üterhitzer 53 besteht. Der sekundäre Wärmeträger tritt bei 54 ein und verläßt den Reaktor als Dampf bei 55.■ Der Strom des primären Wärmeträgers ist wieder radial und horizontal von innen nach außen gerichtet, so daß das Wärmetauscherelement 53 mit dem heißesten und das Element

51 mit dem kältesten Wärmeträger in Berührung kommt.

Die Figur 18 zeigt eine ahnliche Ausführungsform eines derartigen Wärmetauschers im Schnitt und Figur 20 im Grundriß. Figur 19 zeigt, sozusagen in abgewinkelter Weise, die Hintereinanderschaltung der Wärmetauscherelemente 53» 52 und 51, wobei gemäß Figur 20 der Wärmetauscher ^c· 1 zwischen den Elementen

52 und 53 angeordnet ist. Zum Unterschied von Figur 17 liegen hier die sekundären Ein- und Austrittsleitungen oben, also weit weg vom Reaktorkern. Beim Ein- oder Ausbau eines Dampf-

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erzeugerelementes braucht der Wasserspiegel im Reaktor also nur bis knapp an die. Einführungsleitung 54 abgesenkt zu werden. Dies bedeutet, daß über dem Kern noch mehr als 6 bis 7 Meter Wasser als Abschirmung verbleiben, wenn an den sekundären Ein- und Austrittsleitungen 54 und 55 Schweiß- oder Trennarbeiten vorgenommen werden müssen.

Der Ausbau der D^mpferzeugerelemente kann sich dabei nach folgenden Schritten abspielen: Lösen der '/erbindungen mit den Ein- und Austrittsleitungen 54 bzw. 55, radiale Verschiebung der losen Dampferzeugerelemente nach innen und anschließend Entfernung derselben durch die obere kleine Kesselöffnung. Anschließend kann auch der jeweilige Vorwärmer 51 in gleicher Weise ausgebaut werden, uer gemäß Figur 0 zwischen den Elementen 53 und 5? angeordnet ist. In umgekehrter Reihenfolge ist der Einbau dieser Kiemente zu bewerkstelligen, wobei es zweckmäßig ist, die Verbindung mit den Zu- und Abführungsleitungen 54 und 55 von außerhalb des Kessels über das Innere dieser Leitungen durchzuführen. Hierfür geeignete Verbindungselemente gehören zum Stande der Technik und sollen hier nicht näher beschrieben werden. Diese Technik ist auch in Figur 19 angedeutet, wo mit dem Bezugszeichen 60 auf eine derartige Stelle hingewiesen wird. Bei dieser Konstruktion wird außerdem in der Zuführungsleitung 54 von außen ein Verschlußstopfen 59 eingesetzt, der die durch Pfeile dargestellte Stromungsrichtung des sekundären Wärmeträgers im Sinne einer Reihenschaltung der drei Dampferzeugerelemente sicherstellt. Die Strömung des primären

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Wärmeträgers ist aus den Pfeilen in den Figuren 18 und 20 zu entnehmen. Dieser strömt horizontal nach außen durch die Elemente 53 und 52, kehrt gemäß Pfeil an der Wand 56 um und durchströmt den Vorwärmer 51, diesmal von außen nach innen. In den in der Grundrißzeichnung erkennbaren dreieckigen Räumen 57 strömt der primäre Wärmeträger dann nach oben, wo er durch die Pumpen 4 zwischen der Leitwand 56 und der Kesselinnenwand nach unten bis unter den Reaktorkern bewegt wird. In diesem Pail ist es notwendig, die Elemente 52 una 53 mit Seitenleitblechen für den primären Wärmeträger zu versehen, damit auch der Vorwärmer gleichmäßig umströmt wird.

Figur 21 zeigt schließlich eine weitere Einzelheit der Dampferzeugerelemente. Im Bereich geringer Strömungsgeschwindigkeit des sekundären Wärmeträgers, also etwa am Beginn der Verdampferzone, ist es zweckmäßig, die Geschwindigkeit zu erhöhen und damit eine stabilisierende Wirkung zu erzielen. Dies wird erreicht durch den Einsatz 61, der in die Verdampferrohre 6 gesteckt wird. Diese Drosseln verengen die Strömung des sekundären Wärmeträgers und zwingen diesen damit zu höheren Geschwindigkeiten. Sie erstrecken sich dabei zweckmäßigerweise nur in einem Teil der Länge der Verdampferrohre 6 und können gleichzeitig mit ihren Köpfen als Abstützung der Wandung 13 der Sammelräume 8 dienen.■

Diese nur schematisch dargestellten Anordnungen von Wärmetauschern in integrierten Kernreaktoren erheben keinen Anspruch

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auf Maßstäblichkeit. Vor allem kann auch der Abstand zwischen den Dampferzeugern und dem eigentlichen Reaktorkern größer sein, wenn ein Auswechseln der Brennelemente mit Hilfe einer .Lademaschine ohne vorherigen Ausbau der Dampferzeugerelemente stattfinden soll.

10 Patentansprüche
21 Figuren

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Patentansprüche

H Im Inneren von Kernreaktordruckgefäßen untergebrachter Dampferzeuger, der aus einer Vielzahl von- Einzelelementen mit jeweils eigenen Sekundäranschlüssen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeübertragenden Flächen aus geraden Rohren oder Platten ohne ein eigenes Gehäuse zwischen Sammelräumen für den sekundären Wärmeträger angeordnet sind und die Strömungsrichtung des primären Wärmeträgers im wesentlichen senkrecht zu derjenigen des sekundären verläuft.

Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _f- daß er in seiner Gesamtheit von im wesentlichen" ringzylindrischer Gestalt ist, wobei die Einzelelemente mit zur Reaktorachse parallelen Wärmetauscherflächen radial und/oder konzentrisch angeordnet sein können und der gegenseitige Abstand der wärmetauschenden Flächen in der Größenordnung von etwa 2 mm liegt.

3. Dampferzeuger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Innenraum des ringzylinarischen Dampferzeugers für die Einführung und Bewegung einer Lademaschine bemessen ist.

4. Dampferzeuger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäranschlüsse der Einzelelemente als konzentrische Durchführungen die Druckbehälterwand durchsetzen.

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5. Dampferzeuger nach Anspruch 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäran-schlüsse der Einzelelemente durch einen eingesetzten Ring zwischen dem eigentlichen Behälter und seinem Deckel abdichtend hindurchführen und außerhalb des Behälters in Sammelleitungen einmünden, und daß die Einzelelemente in ihrer Gesamtheit mit diesem Ring aus dem Behälter nach Abnahme des Deckels herausnehmbar sind.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente mit Hilfe von auch im Reaktorbehälter eingebauten Leiteinrichtungen vom primären Wärmeträger quer durchströmt sina.

7. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ober- und unterhalb der wärmetauschenden Flächen der Einzel- ■ elemente vorgesehenen oammelräume durch eingebaute otützkörper oder -bleche gegen Außendruck druckfest gemacht sind.

8. Dampferzeuger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmetauschenden Flächen aus dicht nebeneinander angeordneten geraden Rohren bestehen.

9. Dampferzeuger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmetauschenden Flächen aus gegeneinander abgestützten Blechtaschen bestehen, die auch in ihrem Inneren Abstützelemente enthalten.

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10. Dampferzeuger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente vorzugsweise in radialer Richtung strömungsmäßig so hintereinander geschaltet sind, daß sie In der Reihenfolge von außen nach innen als Vorwärmer, Verdampfer und Überhitzer wirken.

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