DE2333839A1 - FLOW THROTTLE DEVICE - Google Patents
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Description
71 A 2 3. Juli 197371 A 2 July 3, 1973
1A-5121A-512
ROCKWELL INTERNATIOHAL CORPORATION, 11 Segundo, California, V.St.A.ROCKWELL INTERNATIOHAL CORPORATION, 11 Segundo, California, V.St.A.
StrömungsdrosseleinriehtungFlow restriction device
Die Erfindung betrifft eine Strömungsdrosseleinrichtung für einen Kernreaktor zur Beseitigung einer hohen Druckdifferenz zwischen einer Hochdruckspeieherkammer und Brennelementen.The invention relates to a flow throttling device for a nuclear reactor for eliminating a high pressure difference between a high pressure storage chamber and fuel assemblies.
In Kernreaktoren und insbesondere in schnellen Brütern wird das Kühlmittel im allgemeinen aus einer Hochdruckspeicherkammer den Brennelementen zugeführt. Eine Drosseleinrichtung muß vorgesehen sein, damit das Erfordernis einer geringen Strömung in einigen Brennelementen, welche mit geringer Leistung und geringem Druckverlust arbeiten, erfüllt wird. Es ist erforderlich, den hohen Druck des Kühlmittels in der Hochdruckspeicherkammer zu reduzieren, bevor das Kühlmittel in das Brennelement eintritt. Die Drosseleinrichtung muß den größten !Beil der hohen Druckenergie beseitigen, so daß die Strömungsgeschwindigkeit auf Werte herabgesetzt wird, welche sich für Brennelemente schwacher Leistung eignen, wobei gleichzeitig ein ausreichender Strömungsquerschnitt und ein paralleler Strömungspfad vorgesehen sein müssen, um die Gefahr einer Verstopfung des Eingangs des Brennelements herabzusetzen.In nuclear reactors, and particularly in fast breeders, the coolant is generally drawn from a high pressure storage chamber fed to the fuel assemblies. A throttle device must be provided so that the requirement of a low Flow in some fuel assemblies, which operate with low power and low pressure loss, is met. It is required to reduce the high pressure of the coolant in the high pressure storage chamber before the coolant enters the fuel assembly. The throttle device must eliminate most of the high pressure energy so that the flow velocity is reduced to values which are suitable for fuel assemblies with low power, at the same time a sufficient flow cross-section and a parallel flow path must be provided in order to to reduce the risk of clogging the inlet of the fuel assembly.
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Es sind eine Vielzahl von Strömungsdrosseleinrichtungen "bekannt. Die US-Patentschrift 3.545.492 beschreibt eine Strömungsdrosseleinrichtung, bei der Platten mit Durchgängen in einer Leitung vorgesehen sind. Jede der Platten liegt radial quer zur Achse der Leitung. Eine Reihe solcher Platten sind im Abstand voneinander vorgesehen. Die in Strömungsrichtung erste Platte weist einen einzigen Durchgang auf, welcher relativ groß ist. Die in Strömungsriehtung nächste Platte weist zwei Öffnungen auf, welche kleiner sind als die einzige Öffnung der ersten Platte. Die dritte und vierte und fünfte Platte usw. weisen mehr und mehr Öffnungen auf, je nachdem, wie weit stromab sie gelegen sind. Diese Vorrichtung dient in erster Linie dazu, Kavitation zu verhindern. Die Öffnungen sind radial und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, so daß die Öffnungen benachbarter Platten nicht miteinander fluchten. Aufgabe dieser Vorrichtung ist es primär, den Druckabfall auf einem Minimum zu halten, während die Kavitation möglichst vollständig vermieden werden soll. Demgegenüber wird erfindungsgemäß angestrebt, den Druckabfall so groß wie möglich zu machen, so daß eine schwache Strömung bewirkt wird.A variety of flow throttling devices are known. U.S. Patent 3,545,492 describes a flow restriction device in which plates with passages in a line are provided. Each of the plates lies radially across the axis of the conduit. A number of such panels are provided at a distance from each other. The first plate in the flow direction has a single passage which is relatively is great. The next plate in the flow direction points two openings which are smaller than the single opening of the first plate. The third and fourth and fifth Plate etc. have more and more openings, depending on how far downstream they are. The primary purpose of this device is to prevent cavitation. The openings are offset from one another radially and in the circumferential direction, so that the openings of adjacent plates do not correspond to one another cursing. The primary purpose of this device is to keep the pressure drop to a minimum during cavitation should be avoided as completely as possible. In contrast, the invention seeks to make the pressure drop as large as to make possible, so that a weak flow is caused.
Das US-Patent 3.368.94-6 beschreibt eine Einrichtung zum Kühlen eines Brennelementes in einem Kernreaktor. Das Strömungsmedium tritt in den Bereich des Brennelementes parallel zur Axialrichtung des Brennelementes ein. Das Strömungsmedium tritt in eine zentrale Öffnung ein, welche axial mit dem Brennelement fluchtet und beaufschlagt einen parabolisch geformten Innenkörper, dessen schmale Spitze am Einlaß gelegen ist, so daß das auf den parabolischen Körper auf treffende Strömungsmedium entlang der Achse des Körpers zerteilt wird, so daß das Kühlmittel im wesentlichen radial nach außen strömt und die Brennelemente umspült. Außerhalb der konzentrisch angeordneten Brennstoffelemente ist ein mit Durchgängen versehener Zylinder vorgesehen, welcher einenU.S. Patent 3,368,94-6 describes a device for cooling of a fuel assembly in a nuclear reactor. The flow medium enters the area of the fuel assembly parallel to the Axial direction of the fuel assembly. The flow medium enters a central opening which is axially with the The fuel element is in alignment and acts on a parabolically shaped inner body, the narrow tip of which is located at the inlet is, so that it hits the parabolic body Flow medium is divided along the axis of the body, so that the coolant is substantially radially outward flows and washes around the fuel assemblies. Outside the concentrically arranged fuel elements is a with Provided cylinder passages provided, which one
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Auslaß für das Kühlmedium, welches durch die Brennelementestangen strömt, bildet. Somit strömt das Kühlmedium durch den Innenraum des Brennelementes zum Teil in Längsrichtung und zum Teil in Querrichtung. Es ist wichtig zu bemerken, daß bei dieser Vorrichtung wenig Druckabfall beobachtet wird. Eine solche Vorrichtung eignet sich nicht zum Abbau eines hohen Drucks und wirkt nicht als Drossel für einströmendes Kühlmedium.Outlet for the cooling medium, which flows through the fuel rods, forms. The cooling medium thus flows through the Interior of the fuel assembly partly in the longitudinal direction and partly in the transverse direction. It is important to note that with this Device little pressure drop is observed. Such a device is not suitable for relieving a high pressure and does not act as a throttle for the incoming cooling medium.
Eine andere Kühlvorrichtung ist in dem US-Patent 3.114.798 beschrieben. Dieses Patent offenbart eine Einrichtung zum Kühlen einer Pernsehkamera, welche zur Überwachung eines Kernreaktors innerhalb desselben vorgesehen ist. Die Komponenten der Fernsehkamera befinden sich innerhalb eines zylindrischen Körpers, welcher von einer Reihe konzentrischer mit Durchgängen versehener Rohre umgeben ist. Das Ganze befindet sich, wiederum in einem zylindrischen Körper. Kühlmittel tritt in das äußere Gehäuse durch eine Ringöffnung ein, welche zwischen dem äußeren Gehäuse und dem ersten perforierten Zylinder gebildet ist. Der innere Zylinder weist entlang einer Seite eine Reihe mit gleichem Abstand voneinander angeordneter Löcher auf, welche axial entgegengesetzt der Öffnung im äußeren Gehäuse angeordnet sind. Das einströmende Kühlmedium tritt durch die Durchgänge im ersten inneren Zylinder in eine Ringkammer ein, welche durch den ersten inneren Zylinder und den benachbarten perforierten Zylinder gebildet ist. Der zweite perforierte Zylinder weist eine Reihe von ausgerichteten Durchgängen auf, welche axial entgegengesetzt der Durchgänge im ersten inneren Zylinder angeordnet sind, so daß das Strömungsmedium wiederum die gesamte Ringkammer, welche durch den inneren Zylinder und den zweit-inneren Zylinder gebildet ist, durchströmen muß. Auf diese Weise kühlt das Kühlmedium die gesamte Peripherie des zweit-inneren Zylinders und so fort. Die Gesamteinrichtung schützt den Innenzylinder der Fernsehkamera vor den hohen Temperaturen, welche in der Umgebung vorliegen. Dieses Kühlsystem führt niht zuAnother cooling device is described in U.S. Patent 3,114,798. This patent discloses a device for cooling a television camera used for monitoring a nuclear reactor is provided within the same. The components of the television camera are located within a cylindrical body, which is surrounded by a series of concentric passaged tubes. The whole is, again in a cylindrical body. Coolant enters the outer case through an annular opening formed between the outer housing and the first perforated cylinder. Of the inner cylinder has along one side a series of equally spaced holes which axially are arranged opposite the opening in the outer housing. The incoming cooling medium passes through the passages in the first inner cylinder into an annular chamber defined by the first inner cylinder and the adjacent perforated cylinder is formed. The second perforated cylinder has a series of aligned passages which are axially opposed of the passages are arranged in the first inner cylinder, so that the flow medium in turn the entire annular chamber, which is formed by the inner cylinder and the second-inner cylinder, must flow through. In this way the cooling medium cools the entire periphery of the second-inner cylinder and so on. The entire facility protects the inner cylinder the television camera from the high temperatures in the environment. This cooling system does not feed
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einer Drosselung oder zu einer Reduktion des Drucks des einströmenden Kiihlmediums. Dieses System dient primär dazu, eine Pernsehkamera Tor der Hitze und den Strahlen der Umgebung zu schützen.throttling or reducing the pressure of the inflowing cooling medium. This system is primarily used to a television camera gate the heat and the rays of the surroundings to protect.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömungsdrosseleinrichtung zu schaffen, welche zur Begrenzung der Kühlmittelströmung' durch Brennelemente niedriger Leistung in einem Kernreaktor geeignet ist.It is therefore the object of the present invention to provide a flow throttle device to create which to limit the coolant flow 'through fuel assemblies of low power is suitable in a nuclear reactor.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein äußeres lang — gestrecktes Gehäuse mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander über das Gehäuse geordnet verteilten Durchgängen, welche mit der Hochdruckspeicherkammer in Verbindung stehen, gelöst, sowie durch mindestens ein weiteres langgestrecktes Gehäuse innerhalb des äußeren Gehäuses und im Abstand von diesem angeordnet, welches eine Vielzahl im Abstand voneinander über das Gehäuse geordnet verteilte Durchgänge aufweist, welche nicht mit den Durchgängen im äußeren Gehäuse fluchten, so daß das Strömungsmedium unter Druckabfall auf einem gewundenen Pfad durch die Durchgänge strömt.According to the invention, this object is achieved by an outer elongated housing with a multiplicity of passages arranged at a distance from one another over the housing, which are in communication with the high-pressure storage chamber, and by at least one further elongated housing within the outer housing and at a distance from arranged this, which has a plurality of spaced apart over the housing ordered passages which are not aligned with the passages in the outer housing, so that the flow medium flows under pressure drop on a winding path through the passages.
Ein wesentlicher Gedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vielzahl konzentrischer Rohre vorzusehen, welche nicht fluchtende Durchgänge aufweisen, so daß das Kühlmedium zwischen den konzentrischen Rohren auf einem gewundenen Pfad strömen muß, wodurch ein Druckabfall zustandekommt. Die erfindungsgemäße Strömungsdrosseleinrichtung eignet sich insbesondere gut für bestimmte Arten von Brennelementen in schnellen Brütern, wie z. B. für "radial abdeckende" Brennelementanordnungen (radial blanket). Diese Brennelemente haben eine geringere Leistung relativ zu den primären Brennelementen des Reaktors. Alle Brennelemente stehen mit einer gemeinsamen Kühlmittelquelle in Verbindung, welche durch eine Hochdruckspeicherkammer gebildet ist. Die erfindungsgemäße Strömungsdrossel-An essential idea of the present invention is to provide a plurality of concentric tubes, which have non-aligned passages, so that the cooling medium between the concentric tubes on a tortuous path must flow, whereby a pressure drop occurs. The flow throttle device according to the invention is particularly suitable good for certain types of fuel assemblies in fast breeders, such as B. for "radially covering" fuel assemblies (radially blanket). These fuel assemblies have a lower power relative to the primary fuel assemblies of the reactor. All fuel assemblies are connected to a common coolant source, which is provided by a high-pressure storage chamber is formed. The flow throttle according to the invention
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einrichtung "bewirkt einen Abfall des größten Teils des Druckes
in der Hochdruckspeicherkammer, so daß die Strömungsgeschwindigkeit
des Kühlmittels durch die "betreffenden Brennelemente
herabgesetzt ist und so daß gleichzeitig eine genügende Strömungsquerschnitts
fläche und ein Parallelströmungspfad vorgesehen
ist, um die Gefahr einer Verstopfung des Eingangs des
Brennelementes zu beseitigen.device "causes a decrease in most of the pressure in the high-pressure storage chamber, so that the flow rate of the coolant through the" fuel elements concerned
is reduced and so that at the same time a sufficient flow cross-section area and a parallel flow path is provided to avoid the risk of clogging the entrance of the
To eliminate fuel assembly.
Durch diese Strömungsdrosseleinrichtung, welche aus'einer Anzahl
von mit Durchgängen versehenen konzentrischen Rohren besteht, werden eine Reihe von parallelen Strömungspfaden gebil-;
det. Die Rohrdurchmesser werden derart gewählt, daß ein genügender ringförmiger Raum oder eine ringförmige Kammer für die
Strömung zwischen benachbarten Rohren verbleibt. Diese Kammer ist an den Stirnflächen verschlossen und das gesamte Kühlmedium
muß der Reihe nach durch die einzelnen Rohre fließen, und
zwar vom äußeren zum nächst-äußeren bis schließlich zum
innersten Rohr. Von dort fließt das Kühlmedium axial weiter
in die Kernbrennelemente. Die Durchgänge von benachbarten
konzentrischen Rohren fluchten nicht, so daß das Strömungsmedium mindestens zweimal die Richtung wechseln muß und axial
und in Umfangsriehtung in einer maximalen Strömungslänge durch
den ringförmigen Zwischenraum zwischen den Röhren strömen
muß. Diese Anordnung von nicht fluchtenden Durchgängen in den konzentrischen Rohren führt dazu, daß das Kühlmedium zunächst
zwischen dem äußeren und dem mittleren Rohr aufwärts gelenkt
wird, und dann zwischen dem mittleren und dem inneren Rohr abwärts. Hierdurch wird der hydraulische Widerstand erhöht und
die Anforderungen hinsichtlich Druckabfall und Strömungsgeschwindigkeit werden leicht erfüllt.This flow throttle device, which consists of a number of concentric tubes provided with passages, forms a series of parallel flow paths; det. The pipe diameters are chosen in such a way that sufficient annular space or an annular chamber remains for the flow between adjacent pipes. This chamber is closed at the end faces and the entire cooling medium must flow through the individual tubes in sequence, and
from the outer to the next outer to finally to the
innermost tube. From there, the cooling medium continues to flow axially
in the nuclear fuel assemblies. The passages from neighboring
concentric tubes are not aligned, so that the flow medium must change direction at least twice and flow axially and in a circumferential direction in a maximum flow length through the annular space between the tubes
got to. This arrangement of non-aligned passages in the concentric tubes results in the cooling medium initially being directed upward between the outer and central tubes
and then down between the middle and inner tubes. This increases the hydraulic resistance and
the requirements for pressure drop and flow rate are easily met.
Die erfindungsgemäße Strömungsdrosseleinrichtung erlaubt einen hohen Druckabfall, während in der Speicherkammer ein hoher
Druck aufrechterhalten bleibt. Eine Gefahr eines Verstopfens
des Eingangs des Brennelementes aufgrund von VerunreinigungenThe flow throttle device according to the invention allows a high pressure drop, while in the storage chamber a high one
Pressure is maintained. A risk of clogging
the entrance of the fuel assembly due to contamination
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des Kühlmittels wird durch den relativ großen Strömungsquerschnitt und die Zahl der Durchgänge beseitigt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Strömungsdrosseleinrichtung sehr gut den Verhältnissen am Einlaß des Kühlsystems des Kernreaktors angepaßt ist, wobei bei dem eine Vielzahl von Brennelementen parallel und nahe beieinander in dem relativ engen Raum der Hochdruckspeicher— kammer angeordnet sind. Ferner bietet der Aufbau der Strömungsdrosseleinrichtung aus einer Vielzahl von konzentrischen Rohren eine zusätzliche Steifigkeit für die Verlängerungsdüse und eine größere Gesamtfestigkeit der Einrichtung.of the coolant is eliminated by the relatively large flow area and the number of passages. Another The advantage is that the flow throttle device according to the invention is very well adapted to the conditions at the inlet of the cooling system of the nuclear reactor, wherein in which a large number of fuel assemblies are parallel and close to one another in the relatively narrow space of the high-pressure accumulator - chamber are arranged. Furthermore, the structure of the flow throttle device offers from a large number of concentric tubes an additional rigidity for the extension nozzle and greater overall rigidity of the facility.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.In the following the invention is explained in more detail with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Brennelementes mit einer Düsenverlängerung;1 shows an overall view of a fuel assembly with a nozzle extension;
Fig. 2 einen Längsschnitt der Dasenverlangerung gemäß Fig. 1;FIG. 2 shows a longitudinal section of the extension according to FIG. 1;
Fig. 3 eine Abwicklung einer Drosseleinrichtung der Düse gemäß Fig. 2; und3 shows a development of a throttle device of the nozzle according to FIG. 2; and
Fig. 4 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Drosseleinrichtung der erfindungsgemäßen Düse.4 shows a section through a further embodiment a throttle device of the nozzle according to the invention.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet allgemein ein Brennelement mit einem Brennelementgehäuse 12, welches Brennstoffelemente umgibt, die in Form eines Bündels von Brennstoffstangen vorliegen. Das Brennelement 10 umfaßt ferner eine allgemein mit bezeichnete Düsenverlängerung, welche metallurgisch oder in anderer Weise an dem Gehäuse des Brennelementes an der Stelle 11 befestigt ist. Die Düsenverlängerung 14, welcheThe reference numeral 10 generally designates a fuel assembly with a fuel assembly housing 12 which surrounds fuel elements, which are in the form of a bundle of fuel rods. The fuel assembly 10 also includes a generally designated nozzle extension, which metallurgically or in another way on the housing of the fuel assembly on the Point 11 is attached. The nozzle extension 14, which
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zwischen Gitterplatten 16 und 18vorgesehen ist, macht etwa 1/6 der Gesamtlänge des Brennelementes aus. Die relative Dtisenlänge ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt. Brennelemente sind mit Ausnahme der Düsenverlängerung seit langem bekannt.is provided between grid plates 16 and 18, makes about 1/6 of the total length of the fuel assembly. However, the relative nozzle length is not limited to this value. Fuel assemblies have long been known with the exception of the nozzle extension.
JFig. 2 zeigt ein langgestrecktes Gehäuse oder eine Düsenverlängerung 14-, welche sich durch eine obere Gitterplatte. 16 sowie durch eine Lagerhülse 13 erstreckt. Der Boden 15 der Verlängerungsdüse 14 erstreckt sich durch eine untere Gitterplatte 18 und durch eine Lagerhülse 19. Der Boden 15 der Verlängerungsdüse 14 endet an einer Basisplatte 21. Mit einem Stift 29, welcher an der Basisplatte 21 befestigt ist, wird die Verlängerungsdüse in Position gehalten. Die'Düse 14 umfaßt ein äußeres konzentrisches Rohr oder Gehäuse 22, welches eine Reihe von Öffnungen 23 aufweist. Die Öffnungen sind in Peripherierichtung des Außenrohrs 22 in gleichem Abstand voneinander angeordnet. Mit Abstand vom Außenrohr 22 und konzentrisch zu diesem befindet sich innen ein mittleres Rohr 24. Das mittlere Rohr 24 umfaßt eine Reihe von Öffnungen 25. Die Öffnungen sind um die Peripherie des mittleren Rohrs 24 herum in gleichem Abstand zueinander und geordnet vorgesehen. Ein inneres konzentrisches Rohr 26 ist mit Abstand vom mittleren Rohr 24 und innerhalb desselben angeordnet. Auch das Innenrohr 26 weist in ähnlicher Weise Öffnungen 27 auf. Jedes der konzentrischen Rohre 22, 24 und 26 sind derart im Gehäuse 14 angeordnet, daß die jeweiligen Öffnungen 23, 25 und 27 nicht miteinander fluchten. Zwischen der oberen Gitterplatte 16 und der unteren Gitterplatte 18 befindet sich eine Speicherkammer 20 unter hohem Druck, welche normalerweise gefüllt ist, z. B. mit flüssigem Natrium. Flüssiges Natrium eignet sich ausgezeichnet zum Wärmetransport in Kernreaktoren. Die Hoehdruckspeichrkammer 20 hält ein Gesamtdruckdifferential von 6,8 Atmosphären relativ zum Druck oberhalb oder am Auslaß der Brennzelle 10.JFig. Figure 2 shows an elongated housing or nozzle extension 14-, which extends through an upper grid plate. 16 and through a bearing sleeve 13. The bottom 15 of the extension nozzle 14 extends through a lower grid plate 18 and through a bearing sleeve 19. The bottom 15 of the extension nozzle 14 ends at a base plate 21. With a pin 29, which is attached to the base plate 21, the extension nozzle held in position. Die'Düse 14 comprises an outer one concentric tube or housing 22 which has a series of openings 23. The openings are in the peripheral direction of the outer tube 22 arranged at the same distance from each other. At a distance from the outer tube 22 and concentric to inside of this is a central tube 24. The central tube 24 comprises a series of openings 25. The openings are equidistant and orderly provided around the periphery of the central tube 24. An inner concentric Tube 26 is spaced from and within the middle tube 24. The inner tube 26 also has openings 27 in a similar manner. Each of the concentric tubes 22, 24 and 26 are arranged in the housing 14 that the respective openings 23, 25 and 27 are not aligned with one another. Between the upper tie plate 16 and the lower tie plate 18 is a high pressure storage chamber 20 which is normally filled, e.g. B. with liquid Sodium. Liquid sodium is excellent for transporting heat in nuclear reactors. The high pressure storage chamber 20 maintains a total pressure differential of 6.8 atmospheres relative to the pressure above or at the outlet of the fireplace insert 10.
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Diese Druckdifferenz muß kompensiert werden, um die Brennzelle 10 zu kühlen. Das als Kuhlmittel verwendete flüssige Natrium tritt durch die Öffnungen 23 des äußeren konzentrischen Rohrs 22 ein. Da die Öffnungen 23 nicht mit den Öffnungen 25 im mittleren konzentrischen Rohr 24 fluchten, muß das Kühlmittel dann entweder axial nach oben oder unten strömen, um durch das mittlere Rohr 24 hindurchzutreten. Sobald das flüssige Natrium die durch das mittlere Rohr 24 und das Innenrohr 26 definierte Kammer erreicht, muß es wiederum entweder nach oben oder nach unten axial strömen, bis es die Öffnungen 27 des Innenrohrs 26 erreicht. Die Zahl, Größe und Anordnung der Öffnungen in jedem konzentrischen Rohr 22, und 26 sind so gewählt, daß etwa 95 $ der Druckenergie, welche in der Hochdruckspeicherkammer 20 zur Verfügung steht, zerstreut werden.This pressure difference must be compensated for in order to cool the fireplace insert 10. The liquid used as a coolant Sodium enters through openings 23 of outer concentric tube 22. Since the openings 23 do not match the openings 25 are aligned in the central concentric tube 24, the coolant must then flow either axially upwards or downwards, to pass through the central tube 24. As soon as the liquid sodium passes through the middle tube 24 and the Inner tube 26 reaches defined chamber, it must in turn flow either upwards or downwards axially until it reaches the Openings 27 of the inner tube 26 reached. The number, size and arrangement of the openings in each concentric tube 22, and 26 are chosen so that about 95 $ of the pressure energy, which is available in the high-pressure storage chamber 20, be scattered.
Wenn z. B. die Tiefe der Hochdruckspeicherkammer zwischen der oberen Gitterplatte 16 und der unteren Gitterplatte 76 cm beträgt, und wenn der Druck 6,8 Atmosphären beträgt und das äußere Rohr einen Außendurchmesser von 9,5 cm und das mittlere Rohr einen Außendurchmesser von 7,6 cm und das Innenrohr einen Außendurchmesser von 5,7 cm hat, wobei die Fennstärke der Wandung eines jeden Rohrs 3,05 mm beträgt, so muß jedes Rohr 24 Löcher mit einem Durchmesser von 6,3 mm und 5 Löcher mit einem Durchmesser von 4,6 mm aufweisen. Mit den vorstehenden Parametern werden etwa 95 ί° der 6,8 Atmosphären durch die Düsenverlängerung 14 verbraucht. Eine zusätzliche Einrichtung zur Variierung der Strömung des unter hohem Druck stehenden flüssigen Natriums zu den verschiedenen Brennzellen unter Verwendung einer derartigen Drosseleinrichtung kann darin bestehen, daß man den Randbereich 17 der Lagerhülse 13 axial über das äußere konzentrische Rohr 22 verlängert. Die Länge des Randbereichs hängt von dem Ausmaß der erforderlichen Hemmung der Strömung durch das Brennelement und die Drosseleinrichtung ab.If z. B. the depth of the high pressure storage chamber between the upper tie plate 16 and the lower tie plate is 76 cm and when the pressure is 6.8 atmospheres and the outer tube is 9.5 cm outside diameter and the middle tube is 7.6 cm outside diameter and the inner tube has an outer diameter of 5.7 cm, the wall thickness of each tube being 3.05 mm, each tube must have 24 holes 6.3 mm in diameter and 5 holes 4.6 mm. With the above parameters, approximately 95 ° of the 6.8 atmospheres are consumed by the nozzle extension 14. An additional device for varying the flow of the liquid sodium under high pressure to the various fireplace inserts using such a throttle device can consist in extending the edge region 17 of the bearing sleeve 13 axially over the outer concentric tube 22. The length of the edge region depends on the extent of the required flow restriction through the fuel assembly and the throttle device.
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Der Randbereich der Lagerhülse 13 wird aus den folgenden Gründen vorgesehen. Da ebenfalls eine Druckdifferenz von 6,8 Atmosphären an der oberen Gitterplatte 16 anliegt, so besteht zwischen der Innenfläche der Lagerhiilse 13 und der Außenfläche des Gehäuses 12 ein möglicher Leckpfad. Wenn jedoch das Natrium durch einen solchen Leckpfad hindurchtritt, so wird hierdurch die Oberfläche der Hülse durch Korrosion zerstört. Somit benötigt man Einrichtungen zum Austausch der Hülse und nicht zum Austausch der oberen Gitterplatte 16. Am Boden der Brennstoffzelle 14 sind Öffnungen 28 vorgesehen, welche dafür sorgen, daß Flüssigkeit, welche sich zwischen den Rohren angesammelt hat, während dem Ausbau der Brennstoffzelle 10 aus dem Reaktor abfließen kann.The edge portion of the bearing sleeve 13 is provided for the following reasons. Since there is also a pressure difference of 6.8 atmospheres is applied to the upper grid plate 16, there is between the inner surface of the bearing sleeve 13 and the Outer surface of the housing 12 a possible leakage path. However, if the sodium passes through such a leak path, this destroys the surface of the sleeve through corrosion. So you need facilities to exchange the Sleeve and not to replace the upper grid plate 16. At the bottom of the fuel cell 14 openings 28 are provided, which ensure that liquid that has accumulated between the tubes during the expansion of the fuel cell 10 can flow out of the reactor.
Im folgenden soll auf Fig. 3 Bezug genommen werden. Die Abwicklungen der konzentrischen Rohre 22, 24 und 26 zeigen, wie in jedem konzentrischen Rohr die Lochmuster vorgesehen sind. Man erkennt leicht, daß die Öffnungen 23 im Außenrohr 22 nicht mit den Öffnungen 25 im mittleren Rohr 24 fluchten und daß ebenso die Öffnungen im mittleren Rohr nicht mit den Öffnungen 27 im Innenrohr 26 fluchten, wenn man jeweils gleiche Richtungen ins Auge faßt (z. B. die 60 ° Winkelposition in jedem konzentrischen Rohr). Somit wird das flüssige Natrium gezwungen, der Reihe nach axial von einem ringförmigen Zwischenraum zum anderen ringförmigen Zwischenraum, welche durch die konzentrischen Rohre definiert sind, zu strömen. Dieser gewundene Pfad bewirkt einen Druckabfall des Druckes in der Speicherkammer 20. Die Öffnungen 30, 32 und 34 sind kleinere Öffnungen in jedem konzentrischen Rohr 22, 24 und 26. Die Verringerung der Größe der Öffnungen 30, 32 und 34 dient dazu, die GesamtÖffnungsflache oder die Zahl der Öffnungen auf den notwendigen Wert zu bringen, um den Druck zu beseitigen. Die Verteilung der verschiedenen Lochgrößen ist relativ unkritisch, solange nur eine genügende Zahl von öffnungen vorhanden sind, um einerseits eine Druckenergie-Reference should now be made to FIG. 3. The settlements of concentric tubes 22, 24 and 26 show how the hole patterns are provided in each concentric tube are. It can easily be seen that the openings 23 in the outer tube 22 are not aligned with the openings 25 in the central tube 24 and that the openings in the central tube are also not aligned with the openings 27 in the inner tube 26, if you look at each envisages the same directions (e.g. the 60 ° angular position in each concentric tube). Thus the liquid becomes Sodium forced, sequentially, axially from one annular space to the other annular space, which defined by the concentric tubes to flow. This tortuous path causes the pressure to drop in the storage chamber 20. The openings 30, 32 and 34 are smaller openings in each concentric tube 22, 24 and 26. Reducing the size of openings 30, 32 and 34 serves to reduce the total opening area, or the number of openings Bringing openings to the necessary value to remove the pressure. The distribution of the different hole sizes is relatively uncritical as long as there are only a sufficient number of openings to
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Zerstreuung zu gewährleisten und um andererseits die Gefahr einer Verstopfung zu verringern,To ensure dispersion and, on the other hand, to reduce the risk of constipation,
I*ig. 4 zeigt eine alternative Ausbildung, wobei die Öffnungen 45, 47 und 49 in Gruppen angeordnet sind. Die Gruppe von Öffnungen 45 im äußeren konzentrischen Rohr 44 ist z. B. am Boden des Rohrs 44 gelegen, so daß das flüssige natrium axial aufwärts zu der Gruppe von öffnungen 47 strömen muß, welche nahe dem oberen Ende des konzentrischen Rohrs 46 gelegen sind. Sodann muß das flüssige Natrium abwärts zur Gruppe von Öffnungen 49 nahe dem Boden des Innenrolirs 43 strömen. Somit mui3 das flüssige Natrium in einer einseitig gerichteten Strömung axial der Reihe nach durch die ringförmigen Zwischenräume, welche durch die konzentrischen Rohre 44, 46 und 48 definiert sind, strömen. Die abgewandelte Ausführungsform der Verlängerungsdüse 40 bietet den Vorteil, daß die Gruppe von Öffliungen 47 im mittleren Rohr 46 axial weiter von den Öffnungen 45 und 49 im Außenrohr 44 bzw. im Innenrohr 48 verschoben werden können, indem man das mittlere Rohr 46 in nicht dargestellter Weise axial relativ zu den Roliren 44 und 48 auf mechanischem Wege verschiebt. Auf diese Weise wird mit der Drossel— einrichtung auch noch eine regelbare Ventilwirkung zur Erhöhung oder Senkung der Strömung erreicht. Daher kann in diesem Fall die Verlängerungsdüse 40 auch als Regelventil dienen.I * ig. Figure 4 shows an alternative embodiment, with the openings 45, 47 and 49 are arranged in groups. The group of openings 45 in the outer concentric tube 44 is e.g. B. on Located at the bottom of the tube 44 so that the liquid sodium must flow axially upwards to the group of openings 47 which are located near the top of the concentric tube 46. The liquid sodium must then go down to the group of openings 49 near the bottom of the inner roller 43 flow. Thus mui3 the liquid sodium in a unidirectional flow axially one after the other through the annular spaces, defined by concentric tubes 44, 46 and 48 flow. The modified embodiment of the extension nozzle 40 has the advantage that the group of openings 47 in the middle tube 46 can be shifted axially further from the openings 45 and 49 in the outer tube 44 and in the inner tube 48, respectively can by moving the central tube 46 in a manner not shown axially relative to the rollers 44 and 48 on mechanical Moves paths. In this way, with the throttle device, there is also a controllable valve effect for increasing it or lowering the flow achieved. Therefore, in this case, the extension nozzle 40 can also serve as a control valve.
Anstatt der drei konzentrischen Rohre können zwei konzentrische Rohre vorgesehen sein oder es können auch mehr als drei konzentrische Rohre vorgesehen sein.Instead of the three concentric tubes, two concentric tubes can be provided or there can also be more than three concentric tubes Pipes may be provided.
4Q981Q/036&4Q981Q / 036 &
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