Kühlrohr für einen heterogenen Kernreaktor Die Erfindung bezieht sich
auf ein Kühlrohr für einen heterogenen Kernreaktor, das von einem unter erhöhtem
Druck stehenden, zur Abgabe von freiem Wasserstoff fähigen Kühlmittel durchströmt
ist.Cooling Tube for a Heterogeneous Nuclear Reactor The invention relates to
on a cooling pipe for a heterogeneous nuclear reactor, which is elevated by a sub
Coolant under pressure, capable of releasing free hydrogen, flows through it
is.
Heterogene Atomreaktoren sind oftmals so aufgebaut, daß der Kühlmittelkreislauf
vom Moderatorkreislauf getrennt ist. Dazu wird ein besonderer Moderatorkessel von
Trennröhren siebartig durchsetzt, die mit den beiden Kesselendflächen dicht verbunden
sind. Diese Röhren, die unter Umständen auch einem hohen Druck ausgesetzt sein können,
enthalten in ihrem Inneren die Brennelemente und werden von einem Kühlmittel durchströmt.
Als Material für diese druckfesten Trennrohre wird mit Vorteil Zirkon oder eine
Zirkonlegierung verwendet.Heterogeneous nuclear reactors are often constructed in such a way that the coolant circuit
is separated from the moderator circuit. A special moderator boiler from
Separating tubes penetrated like a sieve, which are tightly connected to the two boiler end surfaces
are. These tubes, which may also be exposed to high pressure,
contain the fuel elements inside and a coolant flows through them.
The material for these pressure-resistant separating tubes is advantageously zirconium or a
Zircon alloy used.
Enthält das diese Trennrohre durchströmende Kühlmittel freien Wasserstoff
oder ist es in der Lage, solchen abzugeben, so besteht die große Gefahr, daß dieser
ins Zirkon eindiffundiert und damit eine Versprödung derselben hervorruft. Der festigkeitsmäßig
und neutronenphysikalisch sehr geeignete Werkstoff Zirkon kann deshalb für diese
Fälle bis jetzt nicht eingesetzt werden.The coolant flowing through these dividing tubes contains free hydrogen
or if it is able to deliver such, there is a great danger that it will
diffuses into the zirconium and thus causes it to become brittle. Of strength
and zirconium, a very suitable material in terms of neutron physics, can therefore be used for this
Cases have not yet been used.
Die vorliegende Erfindung zeigt eine Möglichkeit zur Vermeidung dieser
Erscheinung. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das in an sich bekannter
Weise doppelwandig ausgeführte Kühlrohr ein Mantelrohr aus warmfester Zirkonlegierung
aufweist, das innen mit einem Futterrohr aus einem gegen Wasserstoffaufnahme unempfindlichen
Werkstoff geringerer Festigkeit derart ausgekleidet ist, daß zwischen Mantelrohr
und Futterrohr Abzugskanäle frei bleiben.The present invention shows one way to avoid this
Appearance. According to the invention, this is achieved in that the known per se
Way double-walled cooling tube a jacket tube made of heat-resistant zirconium alloy
has, the inside with a casing made of an insensitive to hydrogen absorption
Material of lower strength is lined in such a way that between the casing pipe
and casing flues remain free.
Die aus dem Stand der Technik her bekannten doppelwandigen Kühlrohre
dienen im Gegensatz dazu mit ihrem ausgeprägten Ringspalt nur der Wärmeisolation
und haben als Korrosionsschutz keinerlei Bedeutung.The double-walled cooling tubes known from the prior art
In contrast, with their pronounced annular gap, only serve for thermal insulation
and are of no importance as corrosion protection.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen zwei Beispiele von vielen Ausführungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist der Moderatorraum mit 1 bezeichnet. Er
wird durchbrochen von einem Mantelrohr 3, das dicht mit dem Moderatorkessel, beispielsweise
durch Schweißung, verbunden ist. Im Inneren dieses Mantelrohres befinden sich die
Brennelemente, deren Gesamtheit mit 2 bezeichnet ist. Die Kühlmittelströmung
6 ist durch die Strömungspfeile angedeutet. Das Mantelrohr 3, das beispielsweise
aus Zirkon besteht, ist durch ein Futterrohr 4 aus A199 vor dem Angriff durch atomaren
Wasserstoff gesichert. Für den Fall, daß auch durch das innere Futterrohr Wasserstoff
hindurchdiffundiert, ist das Trennrohr auf der Innenseite mit kleinen Rillen bzw.
Drehriefen versehen. Durch diese werden Hohlräume zwischen dem Futterrohr
4 und dem normalerweise im Preßsitz aufgezogenen Trennrohr 3 erzeugt, die
zur Abführung des durch das Futterrohr hindurchdiffundierenden Wasserstoffes dienen.
Auch wenn das innere Futterrohr durch den Wasserstoffangriff in seiner Festigkeit
beeinträchtigt werden sollte, .so spielt dies für die Sicherheit des Reaktors praktisch
keine Rolle, wenn das Mantelrohr, beispielsweise aus Zirkon, als eigentliches Druckrohr
ausgeführt ist und durch diese Anordnung vor den Einwirkungen des Wasserstoffes
bewahrt bleibt.Figures 1 to 3 show two examples of many possible embodiments of the present invention. In Fig. 1, the moderator's room is denoted by 1. It is broken through by a jacket tube 3 which is tightly connected to the moderator vessel, for example by welding. The fuel assemblies, the entirety of which is denoted by 2, are located inside this jacket tube. The coolant flow 6 is indicated by the flow arrows. The jacket tube 3, which consists for example of zirconium, is secured against attack by atomic hydrogen by a casing tube 4 made of A199. In the event that hydrogen also diffuses through the inner casing pipe, the separating pipe is provided with small grooves or turning marks on the inside. These cavities are created between the casing pipe 4 and the separating pipe 3, which is normally drawn on in a press fit, which are used to carry away the hydrogen diffusing through the casing pipe. Even if the strength of the inner casing pipe should be impaired by the hydrogen attack, this is practically irrelevant for the safety of the reactor if the casing pipe, for example made of zirconium, is designed as an actual pressure pipe and, thanks to this arrangement, is protected from the effects of hydrogen is preserved.
Eine andere Ausführungsform ist in Fg. 2 und 3 dargestellt. Hier ist
zur Wärmeisolation zwischen dem eigentlichen Druckrohr 3 und dem Moderator
1 ein gasgefüllter Hohlraum 5 zwischengeschaltet. Ein sogenanntes Calandriarohr
8, das mit den Stirnflächen des Moderatorkessels dicht verbunden ist, dient
zur Abgrenzung des Isoliergasraumes 5 gegenüber dem Moderatormittel. Auch in diesem
Falle wird die Anordnung zwischen dem Futterrohr 4 und dem Mantelrohr 3 so
getroffen, daß kleine Zwischenräume entstehen. Das Mantelrohr ist jedoch zusätzlich
mit einer Anzahl von radialen Bohrungen 7 versehen. Der durch das Futterrohr hindurchdiffundierte
atomare Wasserstoff entweicht durch diese Bohrungen in das Isoliergas und kann mit
demselben verhältnismäßig einfach aus der Anordnung abgeführt werden. Die Hohlräume
zwischen dem Futterrohr 4 und dem Mantelrohr 3, die beide mittels Preßsitz
miteinander verbunden sind, können auch durch Längsriefen in einem von beiden Materialien
erzeugt werden.
In beiden genannten Beispielen wird durch die zusätzliche
Maßnahme des eingeführten Futterrohres und der verschiedenen Möglichkeiten zur Abführung
des eventuell durch das Futterrohr hindurchdiffundierenden Wasserstoffes das eigentliche
Mantel- und Druckrohr geschützt und damit die Betriebssicherheit des gesamten Atomreaktors
von dieser Seite her gewährleistet.Another embodiment is shown in FIGS. A gas-filled cavity 5 is interposed here for thermal insulation between the actual pressure pipe 3 and the moderator 1. A so-called Calandrian tube 8, which is tightly connected to the end faces of the moderator vessel, serves to delimit the insulating gas space 5 from the moderator means. In this case, too, the arrangement between the casing pipe 4 and the casing pipe 3 is made so that small gaps are created. However, the jacket pipe is additionally provided with a number of radial bores 7. The atomic hydrogen diffused through the casing escapes through these bores into the insulating gas and can be discharged from the arrangement with the same relatively easily. The cavities between the casing pipe 4 and the casing pipe 3, which are both connected to one another by means of a press fit, can also be produced by longitudinal grooves in one of the two materials. In both of the examples mentioned, the actual jacket and pressure pipe is protected by the additional measure of the inserted casing pipe and the various options for discharging any hydrogen that may diffuse through the casing pipe, thus ensuring the operational safety of the entire nuclear reactor from this side.