DE1095960B

DE1095960B - Atomkernreaktor mit waagerecht liegendem Druckgefaess

Info

Publication number: DE1095960B
Application number: DEU6001A
Authority: DE
Inventors: Herbert Chilvers Knights; William Rodwell
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1958-02-19
Filing date: 1959-02-18
Publication date: 1960-12-29
Also published as: US3008891A; GB868678A; FR1216786A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Atomkernreaktor, «dessen Reaktorkern innerhalb eines waagerecht liegenden zylindrischen Druckgefäßes, welches mit einer Tragkonstruktion verbunden ist, gehalten ist.

Eine Kernreaktorkonstruktion mit einem waagerecht liegenden zylindrischen Druckgefäß hat den Vorzug, daß die zylindrische Gefäßform eine kompakte Anordnung des Reaktorkerns innerhalb des Gefäßes ermöglicht und daß die waagerechte Ausrichtung oder Lagerung eine Herabsetzung der Gesamthöhe des Reaktors im Vergleich zu einer senkrechten Ausrichtung gestattet. Bei einer solchen Konstruktion muß jedoch nicht nur für die Schaffung oder Anordnung einer standfesten Halterung für das Gefäß mit Kern ohne übermäßige Beanspruchung des Gefäßes gesorgt werden, sondern es muß auch für die Lagerung von Gefäß und Kern während des Reaktorbetriebes, wenn ein Temperaturgefälle zwischen dem Gefäß und dem Kern besteht, Sorge getragen werden.

Dies wird bei einem derartigen Reaktor dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß Druckbacken zur Aufnahme des Gewichtes des Druckgefäßes durch die Tragkonstruktion und Druckbacken zur Aufnahme des Gewichtes des Kernes durch das Druckgefäß radial in bezug auf das Druckgefäß wirken und so in Richtung der Gefäßachse hintereinanderliegen, daß Biegebeanspruchungen im Druckgefäß infolge des Kerngewichtes vermieden werden, und daß das Druckgefäß in der Tragkonstruktion entlang seiner obersten Fläche und der obersten Fläche des Kernes von Längskeilen und Keilnuten gehalten ist.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung ausführlicher beschrieben werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitendarstellung, teilweise im Mittelschnitt, eines Kernreaktors gemäß der Erfindung, während

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schnitt entlang einer Linie H-II in Fig. 1 wiedergibt.

Gemäß der in der Zeichnung dargestellten Bauweise weist ein Kernreaktor 1 einen Reaktorkern 2 auf, welcher innerhalb eines waagerecht gelagerten, zylindrischen Druckgefäßes 3, welches mit einer Tragkonstruktion 4 verbunden ist, gehalten wird. Das Druckgefäß 3 wird in der Tragkonstruktion 4 von zwei Reihen von Tragbacken 5 gehalten, während der Kern 2 im Druckgefäß 3 von zwei Reihen von Tragbacken 6 gehalten wird, wobei die Backen 5 und 6 in bezug auf das Druckgefäß 3 radial und in Richtung der Gefäßachse hintereinander so wirken, daß Biegebeanspruchungen oder Biegespannungen im Druckgefäß 3 infolge des Gewichtes des Kernes 2 vermieden

Atomkernreaktor
mit waagerecht liegendem Druckgefäß

Anmelder:

United Kingdom

Atomic Energy Authority,

London

Vertreter; Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 19. Februar 1958

Herbert Chilvers Knights und William Rodwell,

London,
sind als Erfinder genannt worden

werden. Der Kern 2 ist in dem Druckgefäß 3 lagemäßig festgelegt, und zwar entlang der obersten Fläche des Kernes 2 mit Hilfe von Längskeilen 7 und Keilnuten 8. Das Druckgefäß 3 wird in der Tragkonstruktion 4 entlang der obersten Fläche des Druckgefäßes festgehalten, und zwar von Längskeilen 9, welche von Trägern oder Balken 10, weiche spitz auslaufende Endbacken 11 halten, gebildet werden, und von Keilnuten 12 in der Form spitz auslaufender oder kegeliger Futter 13, welche von der Tragkonstruktion 4 gehalten werden.

Im einzelnen weist der Kern 2 einen zylindrischen Kernrand 14 auf, welcher einen Graphitmoderatorteil 15 von zylindrischer Form mit einem mittigen Kernteil 16 und einem umgebenden Reflektor- oder Rückstrahlteil 17 enthält. Der Moderator 15 erstreckt sich zwischen Endhaltegittern 18 und 19, weiche am Rand 14 mit Ankerbolzen 20 befestigt sind. Der Moderatorteil 15 weist gelochte Endplatten 21 und 22 und in Längsrichtung Brennstoffelementkanäle 23 auf und wird in Axialrichtung von federgespannten Bauteilen 24, welche in Lagerbüchsen 25 gleiten, die am Endhaltegitter 18 befestigt sind, zusammengedrückt. Die Bauteile 24 sind rohrförmig und stellen so gleichsam eine Fortsetzung der Brennstoffelementkanäle 23 durch das Endhaltegitter 18 dar. (Zum Zwecke der Übersichtlichkeit ist nur jeweils ein mit den Zahlen 20, 23, 24 und 25 bezeichneter Teil dargestellt.)

009 680/419

Torsionsrohre 26 bilden einen Teil einer geeigneten Stabilisierungsvorrichtung für den Moderatorteil 15.

Ein Flanschring 27 bildet einen Gasraum 28 zwischen dem Endhaltegitter 18 und einem zylindrischen Zwischenschutz 29. Der Ring· 27 und der Schutz 29 sind mit dem Endhaltegitter 18 mit Hilfe von Ankerbolzen 30 verbunden, wobei der Schutz 29 ein Gehäuse 31 aufweist. Ein doppelwandiger Behälter 32 bildet einen Gasraum 33 und einen wärmeisolierenden Hohlraum 34. Die Hohlräume 28 und 33 sind durch vier gleichweit voneinander (entfernte Kanäle 35, welche durch den Schirm 29 hindurchführen, miteinander verbunden. Ein mehrwandiger Gaskanal 36 schließt sich mit einem sich trompetenförmig erweiternden Ring 37, welcher durch den Behälter 32 hindurchführt und an ihm befestigt ist, an, während ein Gaskanal 38, welcher durch das Druckgefäß 3 hindurchführt und an ihm befestigt ist, sich mit einem trompetenförmig erweiterten Ring 39 an diesem anschließt. Das Druckgefäß 3 weist eine abnehmbare Endkappe 40 und ein nicht abnehmbares, kuppelartiges Endstück 41 auf und ist mit einer Lage von wärmeisolierendem Werkstoff 42 umgeben. Das Druckgefäß 3 ist von einem biologischen Betonschirm 43, welcher einen inneren Flußstahl- oder Flußeisen-Wärmeschutz 44 aufweist, umschlossen. Der Schirm 43 hält die Tragkonstruktion 4 und weist einen abnehmbaren Beton-Endstopfen 45 auf.

Die beiden Reihen von Backen 5 erstrecken sich über die Länge des Druckgefäßes 3, wie durch das Maß 71 in Fig. 1 veranschaulicht ist, wobei die Bakken 5 an das Druckgefäß 3 angeschweißt sind und von Lagerplatten 46 gehalten werden, welche an die Tragrahmen 47, welche einen Teil der Tragkonstruktion 4 bilden, angeschweißt sind. Die beiden Reihen von Backen 6 erstrecken sich über die Länge von Kern 2 und Schirm 29, wie durch das Maß 72 in Fig. 1 dargestellt ist, um sowohl den Schutz 29 als auch den Kern 2 zu halten. Die Backen 6 sind an das Druckgefäß 3 angeschweißt, und der Kern 2 wird auf den Backen 6 von Lagerplatten,48 gehalten, welche an den Kernrand 14 angeschweißt sind. In ähnlicher Weise wird der Schutz 29 auf den^ Backen 6 von einer Tragplatte, welche an das Gehäuse 31 angeschweißt ist, gehalten.

Die Keile 7 und 9 und die Keilnuten 8 und 12 sind an jedem Ende des Kernes 2 und an jedem Ende des Schutzes 29 angeordnet. Die Keile 7 sind an den Kernrand 14 oder an das GehäuseSl angeschweißt, während die Keilnuten 8 von Platten 49, welche an Trägern oder Balken 50 angeschweißt sind, gebildet werden, wobei die Platten 49 und Träger 50 am Druckgefäß 3 angeschweißt sind. Die Träger 10 der Keile 9 liegen in einer Richtung mit den Trägern 50 und sind an das Druckgefäß 3 angeschweißt. Die spitz zulaufenden Backen 11 der Keile 9 sind an die Träger oder Balken 10 angeschweißt. Die spitz zulaufenden Bakken 13 der Keilnuten 12 sind an die Tragrahmen 51, welche einen Teil der Tragkonstruktion 4 bilden, angeschweißt. ·

Der Schirm 29 wird an einem Ende von Gewindebolzen-Bügeln 52 gehalten, während das Druckgefäß 3 von federgespannten Bändern 53, welche an die Tragrahmen 47 über eine Bodenverbindung befestigt sind, festgehalten ist.

Ein Halter für den Reaktor 1 enthält einen geschweißten Kastengitterbauteil 54, welcher eine Bodenplatte 55, sich in Längsrichtung erstreckende Träger oder Balken 56 und Querplatten 57 aufweist. Der biologische Schirm 43 wird auf dem Bauteil 54 von auswechselbaren Gummipolstern 58 getragen, welche von Platten 59, die ihrerseits von Querträgern 60 getragen sind, gehalten werden. Der biologische Schutz 43 ist auch insofern relativ zum Bauteil 54 angeordnet, als er quergerichtete Keilteile 61, welche von Winkelträgern 62 gehalten werden, und sich in Längsrichtung erstreckende Keilteile 63, welche auf Winkelträgern 64 sitzen, aufweist.

Für das Beschicken und Entleeren des Reaktors 1 mit bzw. von Brennstoffelementen sind Beschikkungsrohre, welche durch Mittellinien 73 in Fig. 1 angedeutet sind, vorgesehen. Steuerstangenkanäle und abnehmbare Steuerstangenrohre sind durch Mittellinien 74 in Fig. 1 angedeutet.

Beim Betrieb fließt das Kühlmittel durch den Reaktor 1 wie folgt: Das Kühlgas fließt in den Gaskanal 38, wie von Pfeilen 65 gezeigt ist, ein, um in das Druckgefäß 3 zu fließen, wie von Pfeilen 66 veranschaulicht ist. Das Gas strömt dann entlang dem Hohlraum zwischen dem Kernrand 14 und dem Druckgefäß 3, wie von Pfeilen 67 veranschaulicht ist, um durch die Brennstoffelement-Kanäle 23, wie von Pfeilen 68 angezeigt ist, zu fließen. Das heiße Gas strömt dann in den Gasraum 28 hinein und durch die Kanäle 35 zum Gasraum 33, wie von Pfeilen 69 veranschaulicht ist, und dann hinaus durch den Gaskanal 36, wie vom Pfeil 70 angezeigt ist.

Die Backen 5 und 6 liegen somit in gekühlten Bereichen des Reaktors 1, wie es auch bei den Keilen 7 und 9 und den Keilnuten 8 und 12 der Fall ist. Die Keile 9 und die Keilnuten 12 sind so konstruiert, daß die kegeligen oder spitz zulaufenden Backen 11 und 13 in Kontaktberührung bleiben, während sich das Druckgefäß 3 durch die Temperaturänderungen innerhalb des Kernes 2 ausdehnt und zusammenzieht, und somit eine feste Lagerung für den Druckbehälter 3 gewährleisten. Die Keile 7 und die Keilnuten 8 schaffen eine sichere Halterung für den Kern 2, wenn er sich durch die Temperaturänderungen ausdehnt und zusammenzieht.

Die Lagerplatten 46 und 48 sind so geformt, daß jede auftretende Neigung, das Druckgefäß 3 und den Kern 2 zu drehen, vermindert wird.

Der Reaktor 1 ist für den Einbau in eine bewegliche Baueinheit, beispielsweise sowohl in eine Schiff als auch in eine an Land befindliche Anlage verwendbar. Im ersten Falle ist die Möglichkeit eines Kenterns des Schiffes in Betracht zu ziehen, wobei die Anordnung der Bänder 53 für das Druckgefäß 3 und den Kern 2 bei einem solchen Ereignis Halt gibt.

Der Reaktor 1 ist auch so konstruiert, daß der Kern 2 im Notfalle ersetzt oder ausgewechselt werden kann. So können durch Lösen der Kanäle 36 und 38 und Zurückziehen des Kanals 36, durch Entfernen der Steuerstangen-Beschickungsrohre und Abnehmen des Stopfens 45, der Endkappe 40 und der Bügel 52, der Kern 2 und der Schirm 29 als eine Einheit herausgenommen werden, wobei der Schirm 29 den notwendigen Schutz gegen Strahlung während des Entfernens des Kernes gibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Atomkernreaktor, dessen Reaktorkern innerhalb eines waagerecht liegenden zylindrischen Druckgefäßes, welches mit einer Tragkonstruktion verbunden ist, gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß Tragbacken zur Aufnahme des Gewichtes des Druckgefäßes durch die Tragkonstruktion und Tragbacken zur Aufnahme des Gewichts des

Kerns durch das Druckgefäß radial in bezug auf das Druckgefäß wirken und so in Richtung der Gefäßachse hintereinanderliegen, daß Biegebeanspruchungen im Druckgefäß infolge des Kerngewichtes vermieden werden und daß das Druckgefäß in der Tragkonstruktion entlang seiner obersten Fläche und der obersten Fläche des Kerns von Längskeilen und Keilnuten gehalten ist.

2. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskeile und -keilnuten entlang der obersten Druckbehälterfläche mit ergänzenden, abgeschrägten Seitenflächen ausgestattet sind, um radiale Bewegung des Druckgefäßes relativ zur Tragkonstruktion zuzulassen.

3. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgefäß auf der Druckgefäß-Tragkonstruktion von Befestigungsbändern gehalten ist, welche wenigstens einen Teil des Druckgefäßumfangs umfassen.

4. Atomkernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgefäß-Tragkonstruktion von einem biologischen Schirm gehalten ist, welcher von einer Haupttragkonstruktion getragen ist, und der Schirm auf der Haupttragkonstruktion von quergerichteten Keilen und Keilnuten gehalten ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 771 111.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen