CH690388A5 - Stabilisator zum Begrenzen der Auslenkung des Kernmantels eines Kernreaktors. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf Kernreaktoren, die in der Lage sind, den Belastungen und Bewegungen sicher zu widerstehen, die während eines Erdbebens erzeugt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Techniken, den Kernmantel von einem Kernreaktor zu stabilisieren, um der seitlichen Auslenkung bei einem seismischen Ereignis zu widerstehen. 



  Ein üblicher Siedewasserreaktor ist in Fig. 1 gezeigt. Das Speisewasser wird in einen Reaktordruckbehälter 10 über einen Speisewassereinlass 12 und eine Speisewasser-Zufuhr 14 eingelassen, die eine ringförmige Leitung mit geeigneten \ffnungen ist, um das Speisewasser innerhalb des Reaktordruckbehälters in Umfangsrichtung zu verteilen. Ein Kernsprüheinlass 11 liefert Wasser an eine Kernsprüh-Zufuhr 15 über eine Kernsprühleitung 13. Das Speisewasser aus der Speisewasser-Zufuhr 14 fliesst nach unten durch einen nach unten führenden Ringraum 16, der ein ringförmiger Bereich zwischen dem Reaktordruckbehälter 10 und dem Kernmantel 18 ist. Der Kernmantel 18 ist ein Zylinder aus rostfreiem Stahl, der den Kern 20 umgibt, der aus einer Anzahl von Brennstoffbündelanordnungen aufgebaut ist, von denen in Fig. 1 nur zwei 2x2 Arrays gezeigt sind.

   Jede Array von Brennstoffbündelanordnungen ist oben durch eine obere Führung 19 und unten durch eine Kernplatte 21 gehaltert. Die obere Führung sorgt für eine seitliche Halterung für das Oberteil der Brennstoffanordnungen und hält den richtigen Abstand des Brennstoffkanals aufrecht, um das Einführen von  Steuerstäben zu gestatten. 



  Das Wasser strömt durch den nach unten führenden Ringraum 16 zu der unteren Kernkammer 24. Anschliessend tritt das Wasser in die Brennstoffanordnungen 22 ein, wo eine siedende Grenzschicht ausgebildet wird. Ein Gemisch von Wasser und Dampf tritt in die obere Kernkammer 26 unter dem Mantelkopf 28 ein. Die obere Kernkammer 26 sorgt für einen Auslauf zwischen dem Dampf/Wasser-Gemisch, das aus dem Kern 20 austritt und in die vertikalen Standleitungen 30 eintritt. Die Standleitungen sind auf dem Mantelkopf 28 angeordnet und stehen in Strömungsmittelverbindung mit der oberen Kernkammer 26. 



  Das Dampf/Wasser-Gemisch strömt durch die Standleitungen 30 und tritt in Dampfseparatoren 32 ein, die von dem Axialströmungs-Zentrifugaltyp sind. Das abgetrennte flüssige Wasser mischt sich dann mit Speisewasser in der Mischkammer 33, wobei diese Mischung dann zu dem Kern über den nach unten führenden Ringraum zurückkehrt. Der Dampf strömt durch Dampftrockner 34 und tritt in den Dampfdom 36 ein. Der Dampf wird aus dem Reaktordruckbehälter über einen Dampfauflass 38 herausgezogen. 



  Der Siedewasserreaktor enthält auch ein Kühlmittel-Rezirkulationssystem, das für die Zwangskonvektionsströmung durch den Kern sorgt, die erforderlich ist, um die erforderliche Leistungsdichte zu erzielen. Ein Teil des Wassers wird von dem unteren Ende des nach unten führenden Ringraums 16 über einen Rezirkulationswasserauslass 43 abgesaugt und durch eine Zentrifugal-Rezirkulationspumpe (nicht gezeigt) in Strahlpumpenanordnungen 42 (von denen nur eine gezeigt ist) über Rezirkulations-Wassereinlässe 45 gedrückt. Der Siedewasserreaktor hat zwei Umwälz- bzw.  Rezirkulationspumpen, von denen jede die antreibende Strömung für mehrere Strahlpumpenanordnungen liefert. Das unter Druck gesetzte antreibende Wasser wird jeder Strahlpumpendüse 44 über ein Einlass-Steigrohr 47, einen Ellenbogen 48 und einen Einlassmischer 46 in einer Strömungsfolge zugeführt.

   Ein typischer Siedewasserreaktor hat 16 bis 24 Einlassmischer. Die Strahlpumpenanordnungen sind in Umfangsrichtung um den Kernmantel 18 herum verteilt. 



  Der Kernmantel 18 (siehe Fig. 2) enthält einen Mantelkopfflansch 18a zur Halterung des Mantelkopfes 28; eine kreisförmige zylindrische obere Mantelwand 18b mit einem oberen Ende, das an dem Mantelkopfflansch 18a angeschweisst ist; einen ringförmigen oberen Führungshalterungsring 18c, der an dem unteren Ende der oberen Mantelwand 18b angeschweisst ist; eine kreisförmige, zylindrische, mittlere Mantelwand 18d mit einem oberen Ende, das an dem oberen Führungshalterungsring 18c angeschweisst ist; und einen ringförmigen Kernplatten-Halterungsring 18e, der an dem unteren Ende der mittleren Mantelwand 18d und dem oberen Ende von einer unteren Mantelwand 18f angeschweisst ist. Der Durchmesser der oberen Mantelwand 18b ist grösser als der Durchmesser der mittleren Mantelwand 18d, der seinerseits grösser als der Durchmesser der unteren Mantelwand 18f ist.

   Der gesamte Mantel ist von einer Mantelhalterung 51, die an dem Unterteil der unteren Mantelwand 18f angeschweisst ist, und durch eine ringförmige Mantelhalterungsplatte 52 gehaltert, die an ihrem Innendurchmesser an der Mantelhalterung 51 und an ihrem Aussendurchmesser an dem Reaktordruckbehälter 10 angeschweisst ist. 



  Im Falle einer seismischen Störung ist es denkbar, dass die Erdbewegung in eine seitliche Auslenkung relativ zu dem Reaktordruckbehälter zu denjenigen Abschnitten des  Mantels übertragen wird, die an Höhen oberhalb der Mantelhalterungsplatte 52 angeordnet sind. Diese Auslenkungen würden unerwünschte Beanspruchungen auf den Mantel und seine Schweissstellen bewirken. Insbesondere wenn die Mantelschweisszonen fehlerhaft werden aufgrund von Beanspruchungskorrosions-Rissbildung, besteht die Gefahr von Fehlausrichtung und Beschädigung an dem Kern und den Steuerstabkomponenten, die das Einsetzen von Steuerstäben und ein sicheres Abschalten nachteilig beeinflussen würden. 



  Beanspruchungskorrosion-Rissbildung (stress corrosion cracking bzw. SCC) ist eine bekannte Erscheinung, die in Reaktorkomponenten, wie beispielsweise tragenden Teilen, Rohrleitungen, Befestigungsgliedern und Schweissnähten, auftritt, die Wasser mit hoher Temperatur ausgesetzt sind. Die Reaktorkomponenten sind einer Vielfalt von Beanspruchungen ausgesetzt, zu denen beispielsweise Unterschiede in der thermischen Expansion, der Betriebsdruck, der für den Einschluss des Reaktor-Kühlwassers erforderlich ist, und andere Quellen zugeordnet sind, wie beispielsweise restliche Beanspruchung vom Schweissen, kaltes Arbeiten und andere asymmetrische Metallbehandlungen. Zusätzlich kann Wasser-Chemie, Schweissen, Wärmebehandlung und Strahlung die Empfindlichkeit des Metalls in einer Komponente gegenüber Beanspruchungskorrosion-Rissbildung erhöhen. 



  Beanspruchungskorrosion-Rissbildung ist in dem oberen Führungshalterungsring 18c von einem Siedewasserreaktor gefunden worden. Die Risse in dem oberen Führungshalterungsring 18c erstrecken sich von seiner äusseren Umfangsfläche radial nach innen und von seiner inneren Umfangsfläche radial nach aussen bis in die Nähe der Schweissstellen, die den oberen Führungshalterungsring 18c mit Mantelwänden 18b und 18d verbinden. 



  Beanspruchungskorrosions-Rissbildung in dem oberen Führungshalterungsring 18c oder jeder anderen durch Wärme beeinflussten Zone von den Mantelgurt-Saumschweissungen verkleinert die strukturelle Integrität des Mantels 18, der die obere Kernführung 19 und den Mantelkopf 28 vertikal und horizontal haltert. 



  Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, um einen Kernmantel zu stabilisieren, der Risse in den Schweisszonen hat. Insbesondere soll die seitliche strukturelle Integrität des Mantels für den unwahrscheinlichen Fall verstärkt werden, dass angenommen wird, dass irgendeine der Mantelgurt-Saumschweissstellen oder durch Wärme beeinflusste Zonen davon vollständig versagen. 



  Gemäss der Erfindung wird eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Mantels gegen seitliche Auslenkung geschaffen. Das Verfahren beinhaltet die Anordnung von mehreren Stabilisatoren in dem nach unten führenden Ringraum an entsprechenden azimutalen Positionen zwischen Strahlpumpenanordnungen. Vorzugsweise wird der eine Satz von Stabilisatoren an der Höhe des oberen Führungshalterungsringes eingebaut, während ein anderer Satz von Stabilisatoren an der Höhe des Kernplatten-Halterungsringes eingebaut wird. 



  Jeder Stabilisator ist zwischen der äusseren Umfangsfläche der Mantelwand und der inneren Umfangsfläche des Reaktordruckbehälters elastisch verkeilt. Der Stabilisator weist Ringe auf, die radial nach innen gerichtete Kräfte ausüben, die einer seitlichen Auslenkung des Mantels relativ zu dem Reaktordruckbehälter widerstehen. In einem  bevorzugten Ausführungsbeispiel weist jeder Stabilisator eine Stabilisatorvorbelastungsfeder und eine seismische Begrenzungs- bzw. Halterungsfeder auf. Jede Feder weist elastische Arme auf, die mit gegenüberliegenden Enden von einem gemeinsamen Haupthalterungs-Brückenteil integral verbunden sind. Die elastischen Arme der Stabilisatorvorbelastungsfeder bilden eine erste Blattfeder mit einer relativ kleineren Steifigkeit, und die elastischen Arme der seismischen Halterungsfeder bilden eine zweite Blattfeder mit einer relativ höheren Steifigkeit.

   Die unterschiedlichen Steifigkeiten werden dadurch erzielt, dass die erste Blattfeder mit einer längeren Basis versehen wird als diejenige der zweiten Blattfeder. Vorzugsweise weist die erste Blattfeder zwei entgegengesetzt verlaufende elastische Arme auf, und die zweite Blattfeder weist zwei Paare von entgegengesetzt verlaufenden elastischen Armen auf, die auf gegenüberliegenden Seiten der Arme der ersten Blattfeder angeordnet sind. 



  Jede Blattfeder ist mit Kissen an gegenüberliegenden Armenden versehen, die gegen den Reaktordruckbehälter drücken. Die Höhen der Kissen sind so gewählt, dass die Kissen auf der seismischen Halterungsfeder mit dem Reaktordruckbehälter in Kontakt sind, aber unter Betriebsbedingungen nicht vorbelastet sind. Die seismische Halterungsfeder wird bei einer seitlichen Auslenkung des Mantels, z.B. während eines seismischen Ereignisses, belastet. 



  Als eine Folge dieser neuartigen Konstruktion befestigt sich die zwei Steifigkeiten aufweisende Stabilisator-Federanordnung selbst in ihrer Lage und nimmt im Betrieb auftretende Deformationen des Mantelringraumes mit kleinen Vorbelastungen auf. Diese betrieblichen Deformationen treten sowohl aufgrund thermischer Ausdehnungsunterschiede als  auch Druck auf. Somit werden kleine Betriebsbelastungen auf den Mantel, den Behälter und die Feder ausgeübt. Während des normalen Betriebes sorgt die Federkraft, die durch die Stabilisator-Vorbelastungsfeder ausgeübt wird, für eine Zwangshalterung für einen Mantel mit gerissenen Gurtschweissstellen, wodurch neue Belastungen verringert werden, die die Tendenz haben, die Rissausbreitung zu beschleunigen. Diese seismische Begrenzungs- bzw.

   Halterungsfeder übt eine Federkraft nur entgegengesetzt aus, wenn sie gegen die Wand des Reaktordruckbehälters durch eine seitliche Auslenkung des Mantels, z.B. während eines Erdbebens, gedrückt wird. 



  Der Mantelhalterungsstabilisator gemäss der Erfindung ist so aufgebaut, dass er für eine veränderliche Breite des nach unten führenden Ringraumes einstellbar ist. Die Breite ist unterschiedlich an verschiedenen Stellen und kann sich an jeder dieser Stellen mit der Zeit ändern. Die erste Änderung ist Fertigungstoleranzen zuzuordnen; die zweite Änderung ist einer unterschiedlichen Expansion des aus rostfreiem Stahl bestehenden Mantels gegenüber dem aus niedrig legiertem Stahl bestehenden Reaktordruckbehälter unter Betriebsbedingungen zuzurechnen. Der Stabilisator hat einen Keil, der gleitend in eine Keilhalterung in einer formschlüssigen Weise eingreift.

   Die gesamte radiale Ausdehnung der Stabilisatoranordnung kann so eingestellt werden, dass sie die Ringraumbreite mit einer gewünschten Vorbelastung überspannt, indem der Keil relativ zu der Keilhalterung verschoben und dann in seiner Lage verriegelt wird. 



  Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. 
 
   Fig. 1 ist eine schematische Ansicht und zeigt eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht von einem üblichen Siedewasserreaktor. 
   Fig. 2 ist eine Schnittansicht von einem Teil des Kernmantels des in Fig. 1 gezeigten Siedewasserreaktors. 
   Fig. 3A und 3B sind Schnittansichten von der Seite bzw. von oben von einem eingebauten Mantelhalterungsstabilisator gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 
   Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Mantelhalterungsstabilisators, der in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist. 
   Fig. 5 ist ein Seitenschnitt und zeigt zwei Mantelhalterungsstabilisatoren, die an verschiedenen Höhen gemäss dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eingebaut sind. 
   Fig.

   6 ist ein Seitenschnitt und zeigt zwei Mantelhalterungsstabilisatoren, die Begrenzungsanschläge aufweisen und an verschiedenen Höhen gemäss einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eingebaut sind. 
 



  Die Erfindung ist auf eine Einrichtung zum Stabilisieren eines Mantels gegen seitliche Auslenkung gerichtet. Die Einrichtung ist eine Mantelhalterungs-Stabilisatoranordnung 50, die zwischen gegenüberliegenden Oberflächen von dem Kernmantel und dem Reaktordruckbehälter elastisch verkeilt ist. Vorzugsweise ist eine erste Anzahl von Mantelhalterungsstabilisatoren 50 an einer  entsprechenden Anzahl von azimutalen Stellen an der Höhe des oberen Führungshalterungsringes 18c eingebaut, und eine zweite Anzahl von Mantelhalterungsstabilisatoren 50 min ist an einer entsprechenden Anzahl von azimutalen Stellen an der Höhe des Kernplatten-Halterungsringes 18e eingebaut (siehe Fig. 5). 



  Ein eingebauter Mantelhalterungsstabilisator gemäss dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 3A und 3B gezeigt. Die Stabilisatoranordnung 50 weist eine Stabilisatorfederanordnung 54 und eine Keilhalterung 56 auf. Die Stabilisatorfederanordnung 54 ist ihrerseits aus einem Keil 58, einer Zwischenhalterungsspanne 60, mit der der Keil 58 verschraubt ist, und mehreren Blattfederarmen aufgebaut, die sich von jedem der gegenüberliegenden Enden der Spanne 60 erstrecken. 



  Die Konfiguration der Struktur im zusammengebauten Zustand ist so aufgebaut, dass sichergestellt ist, dass die Anordnung sich in einer stabilen Weise selbst lokalisiert. Insbesondere sind, wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, Mittel vorgesehen, um die Anordnung in ihren sechs Freiheitsgraden zu steuern. 



  Die Keilhalterung 56 ist ein im allgemeinen T-förmiger Träger (siehe Fig. 3B) mit einem geraden Abschnitt 56a, der sich von einem gekrümmten Abschnitt 56b radial nach aussen erstreckt. Der gekrümmte Abschnitt 56b ist mit zwei eine enge Breite aufweisenden ebenen Kissen 80a und 80b versehen, die sich über die volle Höhe des Teiles an seinen gegenüberliegenden Ende erstrecken. Die Kissen 80 ruhen auf der äusseren Oberfläche des Mantels und verteilen die lokale Belastung auf dem Mantel auf die zwei Kontaktflächen. Die breite Basis zwischen den zwei Kontaktflächen  sorgt für eine Stabilität gegen Drehung um eine vertikale Achse. 



  Von den Kontaktflächen bis zu einer vorbestimmten Tiefe erstrecken sich mit Gewinde versehene Bohrungen. In jede Gewindebohrung ist ein Scherstifthalter 70 geschraubt. Die Schafte der Scherstifthalter 70 erstrecken sich parallel in entsprechende Löcher, die in der oberen Mantelwand 18b durch Elektroentladungsbearbeitung (EDM) oder irgendeine andere geeignete Bearbeitungstechnik ausgebildet sind. Die Löcher sind parallel zu der Azimutlinie hergestellt, auf der das Lochmuster zentriert ist. Wenn sie in die Löcher eingesetzt sind, sorgen die Scherstifthalter 70 für eine sichere Positionierung der Keilhalterung 56 relativ zu dem Mantel und verhindern Verschiebungen in vertikaler und in Umfangsrichtung und eine Drehung um eine radiale Achse (d.h. die Längsachse der eingebauten Keilhalterung). 



  Gemäss dem Einbauverfahren der Erfindung wird die Keilhalterung 56 in eine Position mit den Scherstifthaltern 70 abgesenkt, die in die EDM Löcher in der oberen Mantelwand eingreifen. Dann wird die Keilhalterung zwischen dem Reaktordruckbehälter und dem Mantel eingeklemmt. Die Stabilisator-Federanordnung 54 wird in ihre Stellung abgesenkt und der Keil 58 wird in die Keilhalterung 56 geschoben, wie es nachfolgend erläutert wird. 



  Der Keil 58 und die Keilhalterung 56 haben ineinander eingreifende gerade Vorsprünge, die gestatten, dass der Keil in einem vorbestimmten Winkel relativ zur radialen Achse der Keilhalterung verschiebbar ist. Dieses Merkmal gestattet eine Vorbelastungs-Einstellung während des Einbauvorganges. Die Stabilisator-Federanordnung 54 wird graduell in ihre Position eingesetzt, indem der Keil 58  entlang dem schrägen Ende der Keilhalterung 56 geschoben wird, bis die Kissen 66a und 66d der Stabilisator-Vorbelastungsfeder gegen die innere Umfangsfläche des Reaktordruckbehälters 10 mit der vorbestimmten Vorbelastung drücken. 



  Wenn die gewünschte Vorbelastung erreicht ist, werden der Keil und die Keilhalterung miteinander verriegelt. Der Keil 58 weist eine Reihe von im Abstand angeordneten Löchern mit einem ersten Lochabstand auf; die Keilhalterung 56 hat eine Reihe von im Abstand angeordneten Löchern mit einem zweiten Lochabstand, der anders als der erste Lochabstand ist. Wenn der Keil und die Keilhalterung relativ zueinander verschoben werden, liegt wenigstens ein Loch auf der Keilhalterung über einem Loch auf dem Keil und ist mit diesem ausgerichtet. Der Keil und die Keilhalterung werden miteinander verriegelt, indem ein Keilverriegelungsstift 72 in die ausgerichteten Löcher eingesetzt wird, wodurch ein gegenseitiges Verschieben verhindert wird.

   Der Keilverriegelungsstift hat ein genutetes und schräges Vorderende, das zusammendrückbar ist, damit der Stift leicht in die Löcher eintreten und durch diese hindurchführen kann. Das Vorderende ist weiterhin mit einem vergrösserten Merkmal versehen, das den Stift in seiner Lage verriegelt, nachdem das vergrösserte Merkmal an dem Ende des Loches freigegeben ist und das genutete Vorderende elastisch expandiert in seinen nichtzusammengedrückten Zustand. Somit sind die Stabilisator-Federanordnung 50 und die Keilhalterung 56 miteinander verriegelt, um eine Anordnung zu bilden, die den nach unten führenden Ringraum überbrückt. 



  Die Stabilisator-Federanordnung 50 weist zahlreiche Blattfedern auf, die eine reaktive Kraft liefern, die eine Funktion der Grösse der seitlichen Mantelauslenkung ist. Wie  am besten in Fig. 4 zu sehen ist, ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das eine Ende des Brückenteils 60 integral mit drei Blattfederarmen 62a, 64a und 64c verbunden und haltert diese; das andere Ende des Brückenteils 60 ist integral mit drei Blattfederarmen 62b, 64b und 64d verbunden und haltert diese. Das Brückenteil und die Federn sind aus einer Legierung hoher Festigkeit hergestellt, die in der Lage ist, ihre Elastizität in der Reaktorumgebung beizubehalten. Beispielsweise kann eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung verwendet werden, wie beispielsweise Inconel< TM > X750 oder ein rostfreier Stahl des Typs XM19. 



  Die Blattfederarme 62a und 62b haben eine grössere Länge als die Länge der Blattfederarme 64a-64d. Ein Kissen ist integral an dem Ende von jedem Blattfederarm auf der der Wand 10 des Reaktordruckbehälters zugewandten Seite ausgebildet. Die Blattfederarme 62a und 62b bilden in Verbindung mit der dazwischen angeordneten Halterungsbrücke 60 eine Stabilisator-Vorbelastungsfeder. Der Abstand zwischen den Kissen 66a und 66b auf den Blattfederarmen 62a und 62b definiert die Basislänge der Stabilisator-Vorbelastungsfeder. Die Basislänge muss lang genug sein, um eine Drehung der Anordnung um eine horizontale Achse senkrecht zur radialen Achse zu verhindern. Anderenfalls könnte die Anordnung in eine verspannte Position kippen.

   Weiterhin muss die Basis genügend lang sein, um den Unterschied in der thermischen Ausdehnung des Mantels und des Reaktordruckbehälters aufzunehmen, wodurch ein Biegen oder eine Überbeanspruchung der Komponenten vermieden wird. 



  Die Blattfederarme 64a-64d bilden in Verbindung mit der dazwischen angeordneten Halterungsbrücke 60 eine seismische Begrenzungs- bzw. Halterungsfeder. Der Abstand zwischen den Kissen 68a und 68b auf den Blattfederarmen 64a  und 64b (der gleich dem Abstand zwischen den Kissen 68c und 68d auf den Blattfederarmen 64c und 64d ist) definiert die Basislänge der Stabilisator-Vorbelastungsfeder. 



  Die Stabilisator-Federanordnung 54 ist so aufgebaut, dass sie sich elastisch biegt bei einer radial nach aussen gerichteten Belastung, die von dem Mantel 18 durch die eine Belastung übertragende Keilhalterung 56 übertragen wird. Die Basislänge der Stabilisator-Vorbelastungsfeder ist grösser als die Basislänge der seismischen Halterungsfeder, was zu der grösseren Flexibilität der Stabilisator-Vorbelastungsfeder beiträgt. Die Stabilisator-Vorbelastungsfeder hat eine ausreichende Steifigkeit, um den Stabilisator in seiner Lage zu befestigen und Deformationen des Mantelringraums mit kleinen Vorbelastungen zu absorbieren. Während des normalen Betriebs sorgt die Federkraft, die durch die Stabilisator-Vorbelastungsfeder ausgeübt wird, für eine Zwangshalterung des Mantels. 



  Die Höhen der Kissen sind so gewählt, dass nach dem Vorspannen der Stabilisator-Vorbelastungsfeder und unter normalen Reaktorbetriebsbedingungen die Kissen auf der seismischen Halterungsfeder mit der Wand des Reaktordruckbehälters in Kontakt, aber nicht vorbelastet sind. Stattdessen ist die seismische Halterungsfeder so aufgebaut, dass sie nur belastet wird, wenn die radial äussere Kraft, die durch einen sich lateral auslenkenden Mantel ausgeübt wird, eine vorbestimmte Halterungslast überschreitet. Eine derartige seitliche Auslenkung des Mantels könnte beispielsweise während eines seismischen Ereignisses bzw. eines Erdbebens auftreten. 



  Somit wirkt unterhalb der vorbestimmten Halterungslast nur die Stabilisator-Vorbelastungsfeder entgegen einer  Relativauslenkung der Mantelwand und der Wand des Reaktordruckbehälters in Richtung aufeinander. Wenn die auf das Brückenteil 60 ausgeübte Last gleich der vorbestimmten Schwellenlast ist oder diese überschreitet, dann wirken sowohl die Stabilisator-Vorbelastungsfeder als auch die seismische Halterungsfeder entgegen der relativen Auslenkung des Mantels 18 und des Reaktordruckbehälters 10. 



  Wie aus der Seitenansicht von Fig. 3A zu ersehen ist, haben die Enden der Blattfederarme 66a und 66b eine kleinere Höhe als die Höhe der Enden der Blattfederarme 68a-68d, wodurch den Armen 68a-68d eine grössere Steifigkeit gegeben wird. Somit ist die seismische Halterungsfeder sowohl kürzer als auch steifer als die Stabilisator-Vorbelastungsfeder. Die seismische Halterungsfeder kann so aufgebaut sein, dass sie auf die grossen Kräfte reagiert, die während eines seismischen Ereignisses bzw. Erdbebens des schlimmsten Falles erzeugt werden. Die Steifigkeit der seismischen Halterungsfeder ändert sich in Abhängigkeit von den Frequenzspektren des seismischen Aufbaues der jeweiligen Anlage oder anderer Charakteristiken des Reaktorsystems. Die Federn können so abgestimmt sein, dass die seismischen Belastungen in den Reaktor minimiert werden. 



  Gemäss einer bevorzugten Anordnung sind sechs obere Mantelhalterungs-Stabilisatoren 50 und 12 untere Mantelhalterungs-Stabilisatoren 50 min an entsprechenden azimutalen Positionen eingebaut, die in Winkelabständen um den Mantelumfang herum verteilt sind. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist jeder obere Stabilisator 50 an der Höhe des oberen Führungshalterungsringes 18c eingebaut; und jeder untere Stabilisator 50 min  ist an der Höhe des Kernplatten-Halterungsringes 18e eingebaut. 



  Eine Anordnung von Stabilisatoren gemäss einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist teilweise in Fig. 6 gezeigt. Diese Stabilisatoren sind identisch zu denjenigen, die in Fig. 5 gezeigt sind, ausser dass auf den Stabilisatoren zusätzlich Grobbewegungs-Begrenzungsanschläge angebracht sind. Jeder obere Stabilisator 50 hat einen Begrenzungsanschlag 74, der eine normale laterale Auslenkung der oberen Mantelwand 18b gestattet, aber grobe laterale Auslenkungen blockiert, die, wenn sie ungebremst gelassen würden, eine Beschädigung an den Notkühlsystemleitungen des Kerns bewirken würden, die aussenseitig von der oberen Mantelwand 18b angeordnet sind.

   Jeder obere Stabilisator hat auch einen Begrenzungsanschlag 76, der eine grobe laterale Auslenkung der mittleren Mantelwand 18d relativ zu dem oberen Führungshalterungsring 18c blockiert, falls die Schweissnähte zwischen den oberen Führungshalterungsring 18c und der mittleren Mantelwand 18d durchtrennt werden. Falls sie ungebremst gelassen würde, könnte eine grobe laterale Auslenkung der mittleren Mantelwand 18d auf dem Umfang angeordnete Brennstoffanordnungen in dem Brennstoffkern beschädigen. Schliesslich hat jeder untere Stabilisator 50 min  einen Begrenzungsanschlag 78, der eine grobe laterale Auslenkung der Mantelhalterung 51 relativ zu dem Kernplatten-Halterungsring 18e blockiert, falls die Schweissnähte zwischen dem Kernplatten-Halterungsring 18e und der Mantelhalterung 51 durchtrennt werden.

   Eine grobe laterale Auslenkung der Mantelhalterung 51 könnte, wenn sie nicht gebremst wird, die Steuerstab-Führungsrohre beschädigen, die unterhalb des Kerns angeordnet sind. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die Begrenzungsanschläge 76 und 78 im Zusammenwirken mit einem Scherstifthalter eine Drehung der Anordnung um eine radiale Achse blockieren. 



  Es sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Mantelhalterungs-Stabilisatoren gemäss der Erfindung zu Darstellungszwecken beschrieben worden. Es sind jedoch noch weitere Ausführungsbeispiele möglich, die von den beigefügten Ansprüchen umfasst sein sollen. 

Claims (10)

1. Stabilisator zum Begrenzen der Auslenkung einer ersten Struktur (18) relativ zu einer zweiten Struktur (10), gekennzeichnet durch eine Trägereinrichtung (56), die mit einer Blattfedereinrichtung (60, 62a, 62b, 64a-64d) verschiebbar verbunden ist, die eine erste Federkonstante für einen ersten Bereich von Belastungen, die durch die Trägereinrichtung übertragen sind, und eine zweite Federkonstante aufweist für einen zweiten Bereich von Belastungen, wobei der zweite Bereich grössere Belastungen enthält als die Belastungen des ersten Bereiches und die zweite Federkonstante grösser als die erste Federkonstante ist.

2.

Stabilisator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch erste und zweite verschiebbare Verbindungseinrichtungen (56, 58), wobei die erste verschiebbare Verbindungseinrichtung mit der ersten Blattfedereinrichtung verbunden ist und die zweite verschiebbare Verbindungseinrichtung mit der Trägereinrichtung verbunden ist und die Länge des Stabilisators sich während der Verschiebung der Blattfedereinrichtung relativ zu der Trägereinrichtung verändert.

3. Stabilisator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (72) zum Verriegeln der ersten und zweiten verschiebbaren Verbindungseinrichtungen miteinander, um eine relative Verschiebung zu verhindern.

4.

Kernreaktor mit einem Kernmantel (18), der in einem Reaktordruckbehälter (10) mit einem Ringraum (16) dazwischen angeordnet ist, wobei der Kernmantel relativ zu dem Reaktordruckbehälter durch eine Mantelhalterungsplatte (52) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stabilisatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in dem Ringraum an einer Höhe oberhalb der Mantelhalterungsplatte eingebaut sind und eine seitliche Auslenkung des Mantels relativ zu dem Reaktordruckbehälter begrenzen, wobei die mehreren Stabilisatoren (50; 50 min ) auf dem Umfang in Winkelabständen um einen Umfang des Mantels herum verteilt sind.

5.

Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Blattfedereinrichtung gegen eine innere Umfangsfläche des Reaktordruckbehälters drückt und jede Trägereinrichtung eine Belastung von einer äusseren Umfangsfläche des Mantels auf die zugeordnete Blattfedereinrichtung überträgt.

6. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedereinrichtungen eine Stabilisator-Vorbelastungsfeder (62a, 62b), die während des Einbaues vorbelastet wird, und eine seismische Begrenzungsfeder (64a-64d) aufweisen, die während des Einbaues nicht vorbelastet wird.

7.

Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Begrenzungsfeder eine Widerstandskraft erzeugt, die einer seitlichen Auslenkung des Mantels entgegengerichtet ist, die grösser als die Widerstandskraft ist, die durch die Stabilisator-Vorbelastungsfeder bei der seitlichen Auslenkung erzeugt wird.

8. Kernreaktor nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (70) zum Verbinden der Trägereinrichtung mit dem Mantel.

9.

Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedereinrichtung ein langgestrecktes Brückenhalterungs-Zwischenteil 60 mit ersten und zweiten Enden, erste bis dritte Blattfederarme (62a, 64a, 64c), die von dem ersten Ende des Halterungsbrücken-Zwischenteils in einer ersten Richtung parallel verlaufen, und vierte bis sechste Blattfederarme (62b, 64b, 64d) aufweisen, die von dem zweiten Ende des Halterungsbrücken-Zwischenteils in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung parallel verlaufen, wobei jeder Blattfederarm ein Kissen (66a, 66b, 68a-68d) aufweist, das auf einer Oberfläche ausgebildet ist, das auf die innere Umfangsfläche des Reaktordruckbehälters gerichtet ist, wobei die ersten bis dritten Blattfederarme auf entsprechende Weise kolinear mit den vierten bis sechsten Blattfederarmen verlaufen,

wobei die ersten und dritten Blattfederarme auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Blattfederarms angeordnet sind und die vierten und sechsten Blattfederarme auf gegenüberliegenden Seiten des fünften Blattfederarms angeordnet sind, wobei die Kissen auf den zweiten und fünften Blattfederarmen durch eine erste Strecke getrennt sind, die Kissen auf den ersten und vierten Blattfederarmen durch eine zweite Strecke getrennt sind, die kleiner als die erste Strecke ist, und die Kissen auf den dritten und sechsten Blattfederarmen durch die zweite Strecke getrennt sind.

10.

Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Stabilisatoren gegen einen entsprechenden Abschnitt des Mantels drückt und einen darauf angebrachten Begrenzungsanschlag (74, 76, 78) aufweist zum Blockieren einer seitlichen Auslenkung von dem entsprechenden Abschnitt des Mantels über eine im voraus eingestellte Grösse hinaus.