DE1125561B - Cooling pipe for a heterogeneous nuclear reactor - Google Patents

Cooling pipe for a heterogeneous nuclear reactor

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DE1125561B
DE1125561B DES65942A DES0065942A DE1125561B DE 1125561 B DE1125561 B DE 1125561B DE S65942 A DES65942 A DE S65942A DE S0065942 A DES0065942 A DE S0065942A DE 1125561 B DE1125561 B DE 1125561B
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Germany
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casing
cooling tube
nuclear reactor
heterogeneous nuclear
hydrogen
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DES65942A
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German (de)
Inventor
Dr Rer Nat Heinz Ste Dipl-Phys
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/20Partitions or thermal insulation between fuel channel and moderator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/12Arrangements for supporting insulation from the wall or body insulated, e.g. by means of spacers between pipe and heat-insulating material; Arrangements specially adapted for supporting insulated bodies
    • F16L59/121Arrangements for supporting insulation from the wall or body insulated, e.g. by means of spacers between pipe and heat-insulating material; Arrangements specially adapted for supporting insulated bodies for pipes passing through walls or partitions
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C11/00Shielding structurally associated with the reactor
    • G21C11/08Thermal shields; Thermal linings, i.e. for dissipating heat from gamma radiation which would otherwise heat an outer biological shield ; Thermal insulation
    • 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

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.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kühlrohr für einen heterogenen Kernreaktor, das von einem unter erhöhtem Druck stehenden, zur Abgabe von freiem Wasserstoff fähigen Kühlmittel durchströmt ist, dadurch gekennzeichnet, 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. PATENT CLAIMS: 1. Cooling tube for a heterogeneous nuclear reactor that from a pressurized one capable of releasing free hydrogen Coolant is flowed through, characterized 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 uptake Material of lower strength is lined in such a way that between the casing pipe and casing flues remain free. 2. Kühlrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futterrohr aus A199 besteht. 2. Cooling tube according to claim 1, characterized in that that the casing is made of A199. 3. Kühlrohr nach Anspruch 2 mit einer gasförmigen Wärmeisolationsschicht zwischen dem Kühlmittel im Kühlrohr und dem Moderator, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr mit radialen Bohrungen versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschrift Nr. 2 871176; britische Patentschriften Nr. 817 265, 754183, 775602. 3. Cooling tube according to claim 2 with a gaseous thermal insulation layer between the coolant in the cooling tube and the moderator, characterized in that the jacket tube is provided with radial bores. References considered: USA: Patent No. 2,871,176; British Patent Nos. 817 265, 754183, 775602.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1228726B (en) * 1964-04-20 1966-11-17 Babcock & Wilcox Co Nuclear reactor with fuel elements in tubes
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