DE1060998B

DE1060998B - Druckgefaess fuer einen Kernreaktor

Info

Publication number: DE1060998B
Application number: DES56753A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hermann Kumpf
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-01-30
Filing date: 1958-01-30
Publication date: 1959-07-09

Description

Bei heterogenen Kernreaktoren besitzt die Brennstoffanordnung im Reaktorkern im allgemeinen die Gestalt eines Stabgitters. Es muß nun die Möglichkeit bestehen, sämtliche Brennstoffstäbe auszuwechseln. Ferner besteht der Wunsch, daß dies auch dann geschehen kann, wenn der Reaktor in Betrieb ist. Diesbezüglich ergeben sich bei Kernreaktoren mit unter Druck stehendem Kühlmittel bzw. Reaktorgefäß besonders große Nachteile, denn bei ihnen muß, der bisherigen Praxis folgend, der Gefäßdeckel zum Auswechseln der Brennstoffelemente ganz entfernt werden.

Man kann dies dadurch umgehen, daß man entweder im Reaktorgefäß oberhalb des Reaktörkernes eine Lademaschine anordnet, die ferngesteuert werden muß, oder man verwendet Gefäß deckel mit einer im Extremfall der Anzahl der Brennstoffstäbe entsprechenden Zahl von druckdicht verschließbaren öffnungen. Wenn auch im letzten Falle-die Abdichtung des Reaktorgefäßes Schwierigkeiten bereitet, so steht dem unter anderem doch der Vorteil einer leicht zugänglichen Lademaschine gegenüber.

Nun weisen aber derartige Gefäßdeckel für Betriebsdrücke bis zu 100 (oder mehr) bei Druckgefäßdurchmessern von 4 bis 5 m erhebliche Wandstärken auf. Walztechnisch erscheint es derzeit nicht möglich, Deckel mit den hier in Frage kommenden Abmessungen herzustellen. Statt dessen könnte man an eine Gußausführung denken, doch werden bei Verwendung von Gußmaterial noch größere Wandstärken erforderlich. Für die spezielle Verwendung eines solchen Deckels bei Leistungsreaktoren sind aber derartige Wandstärken wegen der hohen Wärmebelastung und der damit verbundenen Gefahr der Bildung von Spannungsrissen usw. ungünstig. -

Gemäß der Erfindung werden die im vorliegenden Fall vorhandenen Schwierigkeiten in relativ einfacher Weise dadurch beseitigt, daß der Deckel aus zwei übereinanderliegenden Platten besteht, von denen die untere schwächer als die obere bemessen ist und als Dichtungsplatte dient, während die obere im wesentlichen als Stützplatte dient. Zweckmäßig führt man die Stützplatte in Gußstahl, die Dichtungsplatte in Walzstahl aus.

Diese Anordnung bedeutet auch eine wesentliche Verbesserung gegenüber der bekannten Doppelwandausführung von Reaktorgefäßen.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel.

Der Druckgefäß deckel besteht aus den beiden übereinanderliegenden Dichtungs- und Stützplatten 1, 2, von denen die Dichtungsplatte als dünne Walzgutplatte und die Stützplatte als dicke Gußplatte (Höhe etwa 1 m bei 100 at und etwa 4 m Druckgefäßdurch-Druckgefäß für einen Kernreaktor

Anmelder:
Siemens-Sdiuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Hermann Kumpf, Erlangen, ist als Erfinder genannt worden

messer) ausgebildet ist. ZurVerringerung der Wärmeübertragung auf die Gußplatte ist die Berührungsfläche mit der Dichtungsplatte klein gehalten (vgl. die abgeschrägten Unterkanten des Deckels 2). In die Zwischenräume ist zusätzlich die thermische Isolierschicht 3 eingebettet. Damit ist über die Maßnahme der ■Deckelteilung hinaus auch-durch geeignete Oberflächengestaltung der Temperaturempfindlichkeit der Gußplatte weitgehend Rechnung getragen. Als Material für die Gußplatte kann unter Umständen normaler, nicht plattierter Gußstahl ausreichen, da Sorge getragen ist, daß die Platte auch beim Brennstoffwechsel mit dem Hauptkühlkreislauf des Reaktors nicht in Berührung kommt.

Zu diesem Zweck weist die Dichtungsplatte eine der Anzahl der Durchbrechungen- (es- sind nur zwei dargestellt) entsprechende Zahl von Rohrstutzen 4 (sozusagen als Ausstülpungen der Dichtungsplatte) auf, die mit ihr druckdicht verbunden sind und durch die -entsprechenden Durchbrechungen des Gußdeckels hindurchragen. Ferner ist die untere Walzgutplatte 1 mit dem Reaktordruckgefäß 5 über die elastische Dichtung 6 druckdicht verbunden, vorzugsweise verschweißt. Sie stützt sich im Betrieb infolge des Innendruckes gegen die als Gegenlager wirkende obere Gußplatte ab. Vor Inbetriebnahme ruhen die Deckelplatten auf dem federnden Abstandsring 7, der seinerseits gegen den an der Halterung 8 befestigten Haltekragen der Moderatorwanne 9 anliegt. Im Betrieb stützen sich die Platten über die im oberen Außenrand der Gußplatte 2 gelagerten Glieder 10 gegen den entsprechend nach innen abgekröpften Druckgefäßflansch 11 ab.

Innerhalb der erwähnten Rohrstutzen 4, die am oberen Ende jeweils einen als kombinierten Bajonett, . > .-, 909 560/356

Claims

und Schraubverschluß ausgebildeten Stopfen 12 tragen, befinden sich die gelenkig aufgehängten Füllstticke 13. Sie bestehen aus Abschirmmaterial und dienen gleichzeitig als Aufhängung für die Brennstoffelemente 14, ' Der Anschaulichkeit halber ist eines (das rechte) der Brennstoffelemente mit Stopfen 12 im normalen Betriebszustand dargestellt. Zwei andere befinden sich mitsamt ihren Stopfen in der auf einen der Rohrstutzen 4 druckdicht aufgesetzten Lademaschine 15 oberhalb des Deckels. Bei dem rechten davon kann es sich beispielsweise um ein frisches Element handeln. Das Kühlmittel, das durch den Stutzen 16 in das Reaktorgefäß ein- und durch den Stutzen 17 austritt, wird vor dem öffnen des Behälters 15 zur Auffüllung desselben mitbenutzt. Die an der Übertrittsstelle zur Lademaschine notwendige Abdichtung verdient besondere Aufmerksamkeit. Um das hier und an anderen Stellen gegebenenfalls (bei einem größeren Leistungsreaktor ist mit mehreren hundert Elementen und demnach auch Durchbrechungen bzw. Verschlüssen zu rechnen) austretende Kühlmittel vom Gußdeckel fernzuhalten bzw. zu sammeln, ist über diesem die Sammelwanne 18 angeordnet. Zusätzlich sind die Oberseite des Deckels und die Lademaschine nach außen hin gasdicht durch den dünnwandigen Behälter 19 abgeschirmt, in dessen Innerem Schutzgas von annähernd Atmosphärendruck und allenfalls Kühlmitteldampf von niedriger Temperatur vorhanden ist. Die Lademaschine besteht aus dem beliebig verfahrbaren druckdichten Behälter 20, der die in Drehung versetzbare Trommel 21 mit den dabei mitbewegten Greifervorrichtungen 22 enthält. Der zum Behälter 19 gehörende Teil 23 gestattet der Lademaschine Zutritt zur Schleuse 24, durch die frische bzw. verbrauchte Brennstoffelemente ein- und ausgebracht werden können. Patentansprüche: 40

1. Druckgefäß mit verschließbaren DurchtrittsöfFnungen für die Brennstoffelemente für einen Kernreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel aus zwei übereinanderliegenden Platten besteht, von denen die untere schwächer als die obere bemessen ist und als Dichtungsplatte dient, während die obere im wesentlichen als Stützplatte dient.

2. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Berührungsflächen der beiden Platten so klein wie möglich gehalten sind, z. B. durch Rippenbildung.

3. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenräume zwischen die Abstandsrippen ein thermischer Isolierstoff eingelegt ist.

4. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungsplatte eine Walzgutplatte und als Stützplatte eine Stahlgußplatte vorgesehen ist.

5. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußplatte an ihrem oberen Außenrand Lagerstellen für radial bewegliche Glieder besitzt, die im Betrieb unter der Einwirkung des Innendruckes beide Platten gegen den entsprechend nach innen abgekröpften Druckgefäßflansch abstützen.

6. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte mit dem Reaktordruckgefäß über eine elastische Dichtung druckdicht verbunden ist.

7. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte eine der Anzahl der Elemente entsprechende Zahl von Ausstülpungen, z. B. in Gestalt von Rohrstutzen, aufweist.

8. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstutzen am oberen Ende kombinierte Bajonett- und Schraubdichtverschlüsse tragen.

9. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne Brennstoffelement mit seinem zugehörigen Dichtverschluß biegeweich zu einer baulichen Einheit vereinigt ist.

10. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Dichtverschluß unter Zwischenschaltung eines Füllstückes gelenkig mit dem Brennstoffelement verbunden ist.

11. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Druckgefäßes ein mit diesem gasdicht verbundener Behälter vorgesehen ist, welcher die Deckelverschlüsse in ihrer Gesamtheit derart umschließt, daß auch die Lademaschine darin Platz findet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Peaceful Uses of Atomic Energy«, Bd. 3, New York, 1955, S. 346 bis 348.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen