Einführung
Ein interaktives 3D-Modell eines Siedewasserreaktors (BWR), der häufig in Kernkraftwerken eingesetzt wird.
Funktionsweise von Siedewasserreaktoren
Dieses Video ist Teil unseres Einführungskurses in Dampfkessel und Thermodynamik
Komponenten des Siedewasserreaktors (BWR)
Überblick
Die Reaktordruckbehälter, die für eine bestimmte Produktlinie verwendet werden, variieren je nach Alter der Anlage, den Kühlvorschriften des Kerns, dem Typ des Umlaufsystems und der während der Entwurfszeit eingesetzten Technologie. Der Reaktordruckbehälter beherbergt den Reaktorkern, dient als Teil der Reaktorkühlmittelgrenze, stützt und richtet die Brennstoff- und Steuerstäbe aus, bietet einen Flussweg für die Zirkulation des Kühlmittels am Brennstoff vorbei, entfernt Feuchtigkeit aus dem Dampf, der den Reaktordruckbehälter verlässt, begrenzt die Abwärtsbewegung der Steuerstäbe nach einem angenommenen Ausfall eines Steuerstab-Antriebsgehäuses und bietet in allen Fällen außer der BWR/2-Produktlinie ein internes nachflutbares Volumen nach einem Kühlmittelverlustunfall.
BWR Reaktordruckbehälter
Dieser BWR-Behälter ist ein isolierter Druckbehälter, der vertikal im Trockenraum montiert ist und aus einer zylindrischen Schale mit einem integralen halbkugelförmigen Boden besteht; der obere Kopf ist ebenfalls halbkugelförmig, jedoch abnehmbar, um Brennstoffwechseloperationen zu erleichtern. Das Basismaterial des Behälters ist hochfester legierter Kohlenstoffstahl. Alle inneren Oberflächen einschließlich der Schale, Köpfe, Flansche und Befestigungen sind mit Edelstahl Typ 304 auf eine Dicke von 0,25 Zoll beschichtet. Kleine Düsen, die nicht praktikabel mit einer Edelstahlbeschichtung versehen werden können, bestehen aus einer festen Nickel-Chrom-Eisen-Legierung.
Behälterkopf
Der Behälterkopf ist mit sechs Zoll Durchmesser Bolzen am Behältergehäuse befestigt, die in Buchsen im Behälterflansch eingeschraubt sind. Kugelscheiben und Verschlussmuttern sind in Sätzen von zwei markiert und werden in Sätzen verwendet. Um den Kopf am Behältergehäuse zu sichern, werden die Bolzen durch hydraulische Bolzenspanner verlängert, die es ermöglichen, die Muttern zu drehen, während der Bolzen unter Spannung steht.
Das Austreten von radioaktivem Kühlmittel und Dampf in die Atmosphäre zwischen den Kontaktflächen des Behälters und der Verschlusskopf-Flansche wird durch zwei selbstspannende O-Ring-Dichtungen verhindert. Diese versilberten und polierten Ni-Cr-Fe- (Inconel) O-Ringe haben einen Durchmesser von etwa 0,50 Zoll. Die O-Ringe sind so konzipiert, dass sie während jeder Reaktorbetriebsbedingung kein nachweisbares Leck durch das innere oder äußere Element aufweisen.
Behälterinnere
Die wichtigsten internen Komponenten des Reaktordruckbehälters in diesem Siedewasserreaktor sind die Kernstützbaugruppe, der Kernmantel, der Diffusor, die Kernplatte, das obere Kernraster, der Kernsprühverteiler, der Speisewasserverteiler, die Dampfabscheider und Trockner.
Kernstützbaugruppe
Die Kernstützbaugruppe besteht aus einem geschmiedeten Edelstahlring, der mit einem Inconel-Segment verschweißt ist. Das Inconel-Segment ist mit der unteren Schale des Behälters verschweißt. Die Kernstützbaugruppe stützt den Kernmantel und trennt die Saugseite des Umlaufsystems von seiner Druckseite.
Kernmantel
Der Kernmantel wird von der Kernstützbaugruppe getragen. Der Kernmantel bildet zusammen mit der Kernstützbaugruppe einen 17-Zoll-Wasserannulus innerhalb der Reaktordruckbehälterwand. Zusätzlich wird durch den unteren Teil des Mantels und die Stützbaugruppe eine Strömungsbarriere bereitgestellt. Dieser konische Rock, der an die Reaktordruckbehälterwand geschweißt ist, trennt effektiv den Umlaufeinlass-Kernstrom vom Abwärtsströmungsannulus.
Diffusor
Der Behälterdiffusor ist eine zylindrische Schale, die von einem Regal, das durch einen Ringträger bereitgestellt wird, nach unten hängt. Der Diffusor enthält Hunderte von 1,25-Zoll-Durchmesser-Löchern und ist etwa acht Fuß hoch. Der Diffusor dient einem zweifachen Zweck; er verhindert den direkten Kontakt des Umlaufstroms mit den Steuerstabführungshülsen und sorgt für einen gleichmäßigen Kühlmittelfluss unterhalb des Brennstoffdüsenbereichs.
Kernplatte
Die Kernplatte dient dazu, die Steuerstabführungshülse und die Brennstoffstützgussteile seitlich zu führen und auszurichten. Periphere Brennstoffanordnungen, die sich außerhalb des Steuerstabmusters befinden, werden vertikal von der Kernplatte gestützt. Diese peripheren Brennstoffanordnungen ruhen auf einem Brennstoffstützstück, das an die Kernplatte geschweißt ist. Die Kernplatte verhindert, dass der Umlaufstrom die Brennstoffanordnungen umgeht, indem sie den Fluss in die Steuerstabführungshülse leitet.
Oberes Kernraster
Das obere Kernraster oder die obere Führung ist an Halterungen innerhalb des Mantels montiert und gestützt. Bolzen werden bereitgestellt, um die obere Führung seitlich zu positionieren und auszurichten. Die Hälfte der Haltebolzen wird verwendet, um die obere Führung an der Kante des Kernmantels zu befestigen.
Kernsprühverteiler
Unabhängige Kernsprühschleifen sind im Behälter oberhalb des oberen Kernrasters (obere Führung) und innerhalb des Kernmantels installiert. Die Schleifen sind mit dem Kernsprühsystem verbunden, das zur Kernkühlung unter Kühlmittelverlustbedingungen verwendet wird.
Speisewasserverteiler
Die Speisewasserverteiler sind an der Reaktordruckbehälterwand im oberen Teil des Abwärtsströmungs- oder Annulusbereichs montiert. Die Verteiler, die jeweils von einer der beiden Speisewasserdüsen versorgt werden, bilden einen Halbkreis des Behälterinneren und leiten Wasser radial nach innen. Eine Anzahl von 1-Zoll-Löchern in jedem Verteiler ermöglicht es dem kühleren Speisewasser, sich mit dem Abwärtsströmungsumlauf zu vermischen, bevor es mit dem Behälter in Kontakt kommt.
Dampfabscheider
Die Dampfabscheiderbaugruppe besteht aus dem Mantelkopf und einer Reihe von Steigrohren mit Dampfabscheidern, die sich über jedem Steigrohr befinden. Der Mantelkopf passt zum Kernmantel und ist daran verschraubt. Der Mantelkopf ist eine gewölbte Einheit und bildet die Abdeckung des Kernentladungsplenumbereichs. Ein Metall-zu-Metall-Kontakt dichtet die Abscheiderbaugruppe und den Kernmantelflansch ab.
Dampftrockner
Dampftrockner sind erforderlich, um den nassen Dampf zu trocknen. Die Trocknerbaugruppe wird von internen Behälterpolstern gestützt. Vertikale Führungen im Behälter sorgen für die Ausrichtung während der Installation; Haltebolzen halten die Einheit in Position.
Die Trocknerbaugruppe ist im Behälter oberhalb der Dampfabscheiderbaugruppe montiert und bildet die Ober- und Seitenflächen des Nassdampfplenums. Dampf, der die Abscheider passiert hat, tritt in die Chevron-Trocknereinheiten ein. Eine Reihe von Rinnen und Rohren entfernt die verbleibende Feuchtigkeit, die in den Abwärtsströmungsannulus fließt.
Zusätzliche Ressourcen
https://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_water_reactor