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DE1060998B - Pressure vessel for a nuclear reactor - Google Patents

Pressure vessel for a nuclear reactor

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Publication number
DE1060998B
DE1060998B DES56753A DES0056753A DE1060998B DE 1060998 B DE1060998 B DE 1060998B DE S56753 A DES56753 A DE S56753A DE S0056753 A DES0056753 A DE S0056753A DE 1060998 B DE1060998 B DE 1060998B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nuclear reactor
reactor vessel
vessel according
pressure
loading machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DES56753A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Hermann Kumpf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Priority to DES56753A priority Critical patent/DE1060998B/en
Publication of DE1060998B publication Critical patent/DE1060998B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02Details
    • G21C13/06Sealing-plugs
    • G21C13/073Closures for reactor-vessels, e.g. rotatable
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/20Arrangements for introducing objects into the pressure vessel; Arrangements for handling objects within the pressure vessel; Arrangements for removing objects from the pressure vessel
    • G21C19/22Arrangements for obtaining access to the interior of a pressure vessel whilst the reactor is operating
    • G21C19/24Arrangements for obtaining access to the interior of a pressure vessel whilst the reactor is operating by using an auxiliary vessel which is temporarily sealed to the pressure vessel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)

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. In heterogeneous nuclear reactors, the fuel assembly in the reactor core generally has the Shape of a bar lattice. It must now be possible to replace all of the fuel rods. It is also desirable that this can also be done while the reactor is in operation. This results in nuclear reactors with pressurized coolant or reactor vessel particularly big disadvantages, because with them, following the previous practice, the vessel lid has to be replaced the fuel elements are completely removed.

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.This can be avoided by either placing it in the reactor vessel above the reactor core arranges a loading machine that must be remotely controlled, or one uses a vessel lid with a in the extreme case of the number of fuel rods corresponding number of pressure-tight closable openings. Even if the sealing of the reactor vessel causes difficulties in the latter case, so This is offset by the advantage of an easily accessible loading machine.

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. -Now, however, such vessel lids have operating pressures of up to 100 (or more) for pressure vessel diameters wall thicknesses of 4 to 5 m are considerable. In terms of rolling technology, it currently does not appear to be possible Produce cover with the dimensions in question here. Instead, you could go to think of a cast version, but even greater wall thicknesses are achieved when using cast material necessary. For the special use of such a cover in power reactors, however, there are such Wall thicknesses due to the high thermal load and the associated risk of Stress cracks etc. unfavorable. -

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.According to the invention, the difficulties present in the present case become relatively easier Way eliminated by the fact that the cover consists of two superimposed plates, of which the the lower one is dimensioned weaker than the upper one and serves as a sealing plate, while the upper one essentially serves as a support plate. The support plate is expediently made of cast steel and the sealing plate in Rolled steel.

Diese Anordnung bedeutet auch eine wesentliche Verbesserung gegenüber der bekannten Doppelwandausführung von Reaktorgefäßen.This arrangement also means a significant improvement over the known double-wall design of reactor vessels.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel. The drawing illustrates an embodiment.

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 KernreaktorThe pressure vessel cover consists of the two superimposed sealing and support plates 1, 2, of which the sealing plate is a thin sheet of rolled material and the support plate is a thick cast plate (height about 1 m at 100 at and about 4 m pressure vessel through-pressure vessel for a nuclear reactor

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

Dipl.-Ing. Hermann Kumpf, Erlangen, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Hermann Kumpf, Erlangen, has been named as the inventor

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.knife) is formed. To reduce the heat transfer to the cast plate is the contact surface with the sealing plate kept small (see. The beveled lower edges of the cover 2). In the In addition, the thermal insulating layer 3 is embedded between spaces. So that's about the measure the ■ lid division also-through suitable surface design the temperature sensitivity of the Cast plate largely taken into account. As a material for the cast plate, normal, Cast steel that is not clad is sufficient, as care must be taken to ensure that the plate is also used when the fuel is changed does not come into contact with the main cooling circuit of the reactor.

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.For this purpose, the sealing plate has one of the number of openings (there are only two shown) corresponding number of pipe sockets 4 (so to speak as protuberances of the sealing plate) on, which are connected to it in a pressure-tight manner and through the corresponding openings in the cast cover protrude through. Furthermore, the lower rolling stock plate 1 with the reactor pressure vessel 5 via the elastic Seal 6 connected in a pressure-tight manner, preferably welded. It supports itself during operation as a result of the internal pressure against the upper cast plate acting as a counter bearing. The cover plates rest before start-up on the resilient spacer ring 7, which in turn against the retaining collar attached to the holder 8 the moderator tub 9 is applied. In operation, the plates are supported by the ones in the upper outer edge the cast plate 2 mounted members 10 against the corresponding inwardly angled pressure vessel flange 11 from.

Innerhalb der erwähnten Rohrstutzen 4, die am oberen Ende jeweils einen als kombinierten Bajonett, . > .-, 909 560/356 Within the mentioned pipe socket 4, each one as a combined bayonet at the upper end . > .-, 909 560/356

Claims (11)

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: 40and screw cap 12, the hinged fillers 13 are located. They consist of shielding material and also serve as a suspension for the fuel elements 14, 'For the sake of clarity, one (the right) of the fuel elements is shown with a plug 12 in normal operating condition. Two others are located, together with their plugs, in the loading machine 15, which is placed pressure-tight on one of the pipe sockets 4, above the cover. The right one can be a fresh item, for example. The coolant that enters the reactor vessel through the nozzle 16 and exits through the nozzle 17 is also used to fill the container 15 before it is opened. The sealing required at the transition point to the loading machine deserves special attention. In order to keep the coolant escaping here and at other points (with a larger power reactor several hundred elements and therefore also openings or closures) away from the cast cover or to collect it, the collecting trough 18 is arranged above it. In addition, the top of the lid and the loading machine are shielded from the outside in a gas-tight manner by the thin-walled container 19, inside which protective gas of approximately atmospheric pressure and possibly coolant vapor of low temperature is present. The loading machine consists of the pressure-tight container 20, which can be moved in any way, and which contains the drum 21, which can be set in rotation, with the gripper devices 22 which are moved along with it. The part 23 belonging to the container 19 allows the loading machine access to the lock 24, through which fresh or used fuel elements can be brought in and out. Claims: 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.1. Pressure vessel with closable passage openings for the fuel elements for one Nuclear reactor, characterized in that the cover consists of two plates lying one on top of the other, of which the lower one is dimensioned weaker than the upper one and serves as a sealing plate, while the upper one essentially serves as a support plate. 2. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Berührungsflächen der beiden Platten so klein wie möglich gehalten sind, z. B. durch Rippenbildung.2. Nuclear reactor vessel according to claim 1, characterized in that the mutual contact surfaces the two plates are kept as small as possible, e.g. B. by rib formation. 3. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zwischenräume zwischen die Abstandsrippen ein thermischer Isolierstoff eingelegt ist.3. Nuclear reactor vessel according to claim 2, characterized in that in the intermediate spaces A thermal insulating material is inserted between the spacer ribs. 4. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtungsplatte eine Walzgutplatte und als Stützplatte eine Stahlgußplatte vorgesehen ist.4. Nuclear reactor vessel according to claim 1, characterized in that a sealing plate Rolled stock plate and a cast steel plate is provided as a support plate. 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.5. Nuclear reactor vessel according to claim 4, characterized in that the cast plate at its has upper outer edge bearing points for radially movable members that are in operation under the Effect of the internal pressure both plates against the corresponding inwardly angled Support the pressure vessel flange. 6. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte mit dem Reaktordruckgefäß über eine elastische Dichtung druckdicht verbunden ist.6. Nuclear reactor vessel according to claim 1, characterized in that the sealing plate with the reactor pressure vessel is connected in a pressure-tight manner via an elastic seal. 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.7. Nuclear reactor vessel according to claim 6, characterized in that the sealing plate a number of protuberances corresponding to the number of elements, e.g. B. in the form of pipe sockets, having. 8. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstutzen am oberen Ende kombinierte Bajonett- und Schraubdichtverschlüsse tragen.8. Nuclear reactor vessel according to claim 7, characterized in that the pipe socket on wear combined bayonet and screw seals at the top. 9. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne Brennstoffelement mit seinem zugehörigen Dichtverschluß biegeweich zu einer baulichen Einheit vereinigt ist.9. Nuclear reactor vessel according to claim 8, characterized in that the single fuel element with its associated sealing closure flexibly combined to form a structural unit is. 10. Kernreaktorbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Dichtverschluß unter Zwischenschaltung eines Füllstückes gelenkig mit dem Brennstoffelement verbunden ist.10. Nuclear reactor vessel according to claim 9, characterized in that the individual sealing closure articulated to the fuel element with the interposition of a filler piece is. 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.11. Nuclear reactor vessel according to claim 1, characterized in that above the pressure vessel a container is provided which is connected to this in a gas-tight manner and which closes the lid encloses in its entirety in such a way that the loading machine can also be accommodated in it. In Betracht gezogene Druckschriften:
»Peaceful Uses of Atomic Energy«, Bd. 3, New York, 1955, S. 346 bis 348.
Considered publications:
"Peaceful Uses of Atomic Energy," Vol. 3, New York, 1955, pp. 346-348.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 560/356 6.59© 909 560/356 6.59
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