DE1218075B - Pressure pipe for nuclear reactors preferably moderated with heavy water - Google Patents
Pressure pipe for nuclear reactors preferably moderated with heavy waterInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
G21cG21c
Deutsche Kl.: 21g-21/20 German class: 21g-21/20
Nummer: 1218 075Number: 1218 075
Aktenzeichen: S 72758 VIII c/21 gFile number: S 72758 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 28. Februar 1961 Filing date: February 28, 1961
Auslegetag: 2. Juni 1966Opening day: June 2, 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckrohr für vorzugsweise mit schwerem Wasser moderierte Atomkernreaktoren, das eine den Moderatortank umgebende Neutronenabschirmung oben und unten unter Bildung je eines abgesetzten, mit Gas gefüllten Ringspalts durchdringt und an dessen Enden, im Bereich der Durchdringung der Abschirmung, je ein Schaft angebracht ist, wobei das Druckrohr am oberen Ende über den Schaft mit der Abschirmung verbunden ist.The invention relates to a pressure pipe for atomic nuclear reactors preferably moderated with heavy water, the one neutron shield surrounding the moderator tank at the top and at the bottom with the formation of a separate, gas-filled annular gap each penetrates and at its ends, in the area of the penetration of the shield, a shaft each is attached, wherein the pressure tube is connected at the upper end via the shaft with the shield is.
Bei Druckröhren-Reaktoren müssen die durch die Neutronenabschirmung hindurchgeführten Abschnitte der Druckröhre bzw. der Druckrohrschäfte wärmemäßig gegen die Abschirmung isoliert sein. Zu diesem Zweck sind die Bohrungen in der Abschirmung so bemessen, daß zwischen den Schäften 2, 3 und der Abschirmung 4, 5 ein Ringspalt 8 entsteht, der beispielsweise mit dem Raum außerhalb der Abschirmung in Verbindung steht und mit dem diesen Raum ausfüllenden gasförmigen Medium gefüllt ist (Fig. 1). Innerhalb der Abschirmung muß der Gasspalt abgesetzt sein, damit die in der Spaltzone entstehende Strahlung nicht in den Raum außerhalb der Abschirmung eindringen kann. Diese Ausführung läßt sich auch bei mit schwerem Wässer moderierten Reaktoren verwenden, wenn das Druckrohr 1 durch ein Trennrohr6 (Fig. 1) vom Moderator getrennt ist. Mit Rücksicht auf den erforderlichen Ein- und Ausbau der Druckrohre ergibt es sich, daß der Ringspalt — in der Ausbaurichtung des Druckrohres gesehen — nach außen abgesetzt werden muß. Das bedeutet aber, daß der Durchmesser des Druckrohres, insbesondere des oberen Schaftes, in der Ausbaurichtung stufenweise größer wird. Ein weiterer Absatz, mit dem sich das Druckrohr flanschartig auf der oberen Abschirmung abstützt, führt zu einer weiteren Vergrößerung der Wandstärke des Druckrohres. Infolgedessen bereitet es Schwierigkeiten, die Kühlmittelzuführungsrohre im Rahmen des normalerweise knappen Gitterabstandes der Kühlkanäle unterzubringen.In the case of pressure tube reactors, the sections of the pressure tube or the pressure tube shafts passed through the neutron shield must be thermally insulated from the shield. For this purpose, the bores in the shield are dimensioned so that an annular gap 8 is created between the shafts 2, 3 and the shield 4, 5, which for example communicates with the space outside the shield and is filled with the gaseous medium filling this space is (Fig. 1). The gas gap must be separated within the shield so that the radiation generated in the gap zone cannot penetrate into the space outside the shield. This embodiment can also be used in the case of reactors moderated with heavy water if the pressure pipe 1 is separated from the moderator by a separating pipe 6 (FIG. 1). With regard to the required installation and removal of the pressure pipes, it results that the annular gap - seen in the direction of removal of the pressure pipe - must be set down to the outside. However, this means that the diameter of the pressure pipe, in particular of the upper shaft, increases in steps in the direction of expansion. Another step, with which the pressure pipe is supported in a flange-like manner on the upper shield, leads to a further increase in the wall thickness of the pressure pipe. As a result, it is difficult to accommodate the coolant supply pipes within the normally narrow grid spacing of the cooling channels.
Bei einem Atomkernreaktor bekannter Ausführung sind die die Brennelemente aufnehmenden Trennrohre jeweils in ein mit der Druckbehälterwandung verschweißtes Stützrohr eingesetzt. Zwischen dem Stützrohr und dem Trennrohr ist zur Erleichterung des Ein- und Ausbaues ein Ringspalt angeordnet. Die freien Enden der Stützrohre ragen in einen Kühlmittelsammelraum hinein und die Trennrohre und Ringspalte sind mit demselben Kühlmittel gefüllt. Zwischen den Trennrohren und dem den Kühlmittelsammelraum abschließenden Teil der Druckbe-Druckrohr für vorzugsweise mit schwerem Wasser moderierte AtomreaktorenIn the case of an atomic nuclear reactor of known design, the separating tubes that hold the fuel elements are each inserted into a support tube welded to the pressure vessel wall. Between the An annular gap is arranged on the support tube and the separating tube to facilitate installation and removal. The free ends of the support tubes protrude into a coolant collecting space inside and the separating tubes and annular gaps are filled with the same coolant. Between the separating pipes and the part of the pressure-pressure pipe that closes off the coolant collecting space for nuclear reactors preferably moderated with heavy water
Anmelder:Applicant:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dipl.-Ing. Hans-Peter Schabert, Erlangen;Dipl.-Ing. Hans-Peter Schabert, Erlangen;
Rudolf Rosier, Erlangen-BruckRudolf Rosier, Erlangen-Bruck
hälterwandung herrscht infolgedessen kein Temperaturunterschied. As a result, there is no temperature difference in the container wall.
Bei einer weiteren bekannten Ausführung eines Atomreaktors sind von Trennrohren koaxial umgebene Brennelementhülsen verwendet, deren Endabschnitte über den mit Spaltstöff gefüllten Teil hinausragen und mit Durchlaßöffnungen für das Kühlmittel versehen sind. Zwischen dem Trennrohr und der Brennelementhülse ist ein weiteres Rohr angeordnet, mit dessen Hilfe die Kühlmitteldurchlaßöffnungen mehr oder weniger abgedeckt werden können. Damit die Reibungskräfte bei einer durch Drehung erzielten Verschiebung des Rohres klein bleiben, ist dieses derart abgesetzt, daß ein schmaler Ringansatz auf der Brennelementhülse und eine bundartige Erweiterung auf dem Trennrohr gleitet.In a further known embodiment of a nuclear reactor, separating tubes are coaxially surrounded Fuel element sleeves are used, the end sections of which protrude beyond the part filled with Spaltstöff and are provided with passage openings for the coolant. Between the separation pipe and the fuel element sleeve is arranged a further tube, with the aid of which the coolant passage openings can be more or less covered. So that the frictional forces at a by Rotation achieved displacement of the tube remain small, this is offset in such a way that a narrow one Ring attachment on the fuel assembly sleeve and a collar-like extension on the separating tube slides.
Zur Vermeidung der in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Nachteile des eingangs genannten Druckrohres ist erfindungsgemäß die Wandstärke des Schaftes durch je eine in an sich bekannter Weise im Bereich der Durchdringungsstellen vorgesehenen Abstufung in Richtung auf die Rohrenden verringert und mindestens derjenige Teil des einen oder beider Ringspalte, der sich von dem Raum außerhalb der Abschirmung bis zu der Abstufung erstreckt, zwischen dem Schaft und einem an diesem befestigten Hilfsrohr angeordnet.To avoid the in connection with F i g. 1 described disadvantages of the aforementioned According to the invention, the pressure pipe is the wall thickness of the shaft by one in a manner known per se Reduced graduation provided in the area of the penetration points in the direction of the pipe ends and at least that part of one or both of the annular gaps that extends from the space outside the Shield extends up to the step between the shaft and an attached thereto Auxiliary tube arranged.
Die zur Aufnahme des Druckrohres bestimmte Bohrung in der Neutronenabschirmung stellt ein durchgehendes, im wesentlichen glattes Loch dar, das an das Hilfsrohr mit kleinem Spiel angepaßt werden kann. Wenn die in den Reaktor eingesetzten Druckrohre durch ein Trennrohr vom ModeratorThe borehole in the neutron shield designed to accommodate the pressure pipe is set continuous, essentially smooth hole that is adapted to the auxiliary pipe with a small amount of play can be. When the pressure pipes inserted into the reactor through a separation pipe from the moderator
609 577/337609 577/337
getrennt sind, umgibt das Hilfsrohr den Druckrohrschaft und ist mit einem Flansch zur Abstützung auf der Neutronenabschirmung versehen. Bei Druckröhren, die direkt mit dem Moderator in Berührung stehen, kann das Hilfsrohr den Druckrohrschaft umgeben und sich bis zum Absatz innerhalb der Neutronenabschirmung erstrecken oder als durchgehendes Isolierrohr in das Druckrohr eingesetzt sein. In den Zeichnungen sind Ausfuhrungsbeispieleare separated, the auxiliary tube surrounds the pressure tube shaft and is provided with a flange for support on the neutron shield. For pressure pipes, which are in direct contact with the moderator, the auxiliary tube can surround the pressure tube shaft and extend to the shoulder within the neutron shield or as a continuous one Insulating tube be inserted into the pressure pipe. Exemplary embodiments are shown in the drawings
Schaftes 3 ist zwischen einem Hilfsrohr 14 und dem Schaft ein Ringspalt 15 angeordnet, der in der Mitte des der Abschirmung zugeordneten Schaftabschnittes abgesetzt ist. Dieser Absatz des Ringspaltes ist durch eine Abstufung im Schaft und eine entsprechende Abstufung im Hilfsrohr 14 gebildet. An einer weiteren Abstufung im Schaft ist das Hilfsrohr 14 befestigt. Der zwischen den beiden Abstufungen liegende Teil des Ringspaltes 15 überlappt sich mit demShaft 3, an annular gap 15 is arranged between an auxiliary pipe 14 and the shaft, which is in the middle of the shaft section associated with the shield is offset. This paragraph of the annular gap is formed by a step in the shaft and a corresponding step in the auxiliary tube 14. At a The auxiliary tube 14 is attached to a further gradation in the shaft. The one between the two levels Part of the annular gap 15 overlaps with the
von Druckrohren gemäß der Erfindung dargestellt. io im Inneren des Druckrohres angeordneten Isolier-Es zeigt in teilweise geschnittener Darstellung spalt 13.represented by pressure pipes according to the invention. io insulating es arranged inside the pressure pipe shows gap 13 in a partially sectioned illustration.
Die in Abb.4 gezeigte Ausführung des oberen Druckrohrschaftes stimmt im wesentlichen mit der Ausführung des oberen Schaftes nach Fig.3 über-The execution of the upper one shown in Fig The pressure pipe shaft essentially corresponds to the design of the upper shaft according to Fig. 3.
Fig. 1 ein Druckrohr, das in der herkömmlichen Weise mit der Neutronenabschirmung einen Ringspalt bildet,Fig. 1 shows a pressure pipe in the conventional Way forms an annular gap with the neutron shield,
Fig.2 ein Druckrohr, das für den Einsatz in 15 ein. Sie unterscheidet sich nur dadurch, daß das einem Moderatortrennrohr bestimmt ist, flanschartig ausgebildete obere Ende 11 des Hilfs-Fig.2 shows a pressure pipe suitable for use in 15 a. It differs only in that that a moderator separation pipe is determined, flange-like upper end 11 of the auxiliary
rohres an eine Abstufung 16 im Druckrohrschaft angeschweißt und das untere Ende des Hilfsrohres über einen Dehnungsausgleicher 17 mit dem Absatz 9 ver-tube is welded to a step 16 in the pressure tube shaft and the lower end of the auxiliary tube over an expansion compensator 17 with paragraph 9
Fig.3, 4 und 5 Ausführungsbeispiele für ein Druckrohr, das mit dem Moderator unmittelbar in Berührung steht.Fig.3, 4 and 5 embodiments for a Pressure pipe that is in direct contact with the moderator.
In Fig.2 ist ein Druckrohr 1, beispielsweise aus 20 bunden ist. Der Dehnungsausgleicher ist eine dünneiner
Zinnlegierung, mit Schäften 2, 3, z. B. aus wandige, balgartig geformte Verlängerung des HilfsStahl,
dargestellt. Die obere und die untere Neu- rohres. Die Ausführung des unteren Schaftes enttronenabschirmung
4 bzw. 5 und ein den Moderator- spricht genau der Ausführung nach F i g. 3.
raum vom Druckrohr trennendes Rohr6 sind sehe- Bei der Ausführung nach Fig.5 ist der Innen-In Fig.2 is a pressure pipe 1, for example from 20 is bound. The expansion compensator is a thin tin alloy, with shafts 2, 3, e.g. B. from walled, bellows-shaped extension of the auxiliary steel shown. The upper and the lower new tube. The execution of the lower shaft Enttronenabschirmung 4 or 5 and a moderator speaks exactly to the execution according to FIG. 3.
The pipe 6 separating the space from the pressure pipe is visible.
matisch eingezeichnet. Der in der Neutronenabschir- 25 mantel des der Abschirmung 4 zugeordneten Abmung liegende Abschnitt des oberen Druckrohr- schnittes des oberen Schaftes 2 (vom Druckrohr 1 her schaftes 2 und des unteren Druckrohrschaftes 3 sind gesehen) nach außen abgesetzt. Das Hilfsrohr 12 ist so abgesetzt, daß die Wandstärke der .Schäfte in im Inneren des Druekrohres angeordnet und ent-Richtung auf die Rohrenden abnimmt. An dem obe- sprechend dem im Schaft vorgesehenen Absatz abren Druckrohrschaft 2 ist ein Hilfsrohr 7, beispiels- 30 gestuft. Der Außendurchmesser des Hilf srohres 12 weise aus Stahl, befestigt, das mit dem abgesetzten ist so bemessen, daß zwischen dem Schaft und dem Teil des Schaftes einen Ringspalt 8 bildet. Zwischen Hilfsrohr ein abgesetzter Ringspalt 18 entsteht. Das dem unteren Ende des Hilf srohres 7 und dem Schaft- Hilfsrohr 12 erstreckt sich bis in den unteren Schaft 3 absatz 9 ist ein Spalt angeordnet. Der Außendurch- und dient auf diese Weise gleichzeitig zur Bildung messer des Hilfsrohres ist so bemessen, daß zwischen 35 des Isolierspaltes 13 im Druckrohr 1. Der untere der Neutronenabschirmung, deren Bohrung mit klei- Schaft 3 hat denselben Aufbau wie der untere Schaft nem Spiel an das Hilfsrohr angepaßt ist, und dem nach Fig.3.drawn in automatically. The dimension in the neutron shielding jacket of the shielding 4 lying section of the upper pressure pipe section of the upper shaft 2 (from the pressure pipe 1 shaft 2 and the lower pressure pipe shaft 3 are seen) set off to the outside. The auxiliary pipe 12 is so offset that the wall thickness of the shafts arranged in the interior of the pressure tube and ent direction decreases on the pipe ends. Above the shoulder provided in the shaft Pressure pipe shaft 2 is an auxiliary pipe 7, for example 30 stepped. The outside diameter of the auxiliary pipe 12 wise made of steel, attached to the offset is so dimensioned that between the shaft and the Part of the shaft forms an annular gap 8. A stepped annular gap 18 is created between the auxiliary pipe. That the lower end of the auxiliary srohres 7 and the shaft auxiliary tube 12 extends into the lower shaft 3 paragraph 9 is arranged a gap. The outside through and thus serves at the same time for education knife of the auxiliary pipe is dimensioned so that between 35 of the insulating gap 13 in the pressure pipe 1. The lower the neutron shield, the bore of which with a small shaft 3 has the same structure as the lower shaft Nem game is adapted to the auxiliary pipe, and according to Fig.3.
nicht abgesetzten Teil des Schaftes ebenfalls ein Die in den F i g. 3, 4 und 5 dargestellten Ausfüh-The part of the shaft that is not offset is also shown in FIG. 3, 4 and 5 shown execution
Ringspalt 10 entsteht, der etwa die gleiche Breite wie rungen des Druekrohres eignen sich für Atomreakder Ringspalt 8 hat. Das Hilfsrohr 7 ist mit einem 40 toren, bei denen die Druckrohre unmittelbar mit flanschartigen Ansatz 11 versehen, der sich an der dem Moderator in Berührung stehen. Die bei flüssi-Neutronenabschirmung4 abstützt. Vorteilhafterweise gern Moderator erforderliche Abdichtung der Druckwird das Hilfsrohr über diesen Flansch hinaus ver- rohre gegen die Neutronenabschirmung wird stets längert, weil dadurch der Wärmefluß durch das außerhalb der Abschirmung angeordnet. Die Dich-Hilfsrohr zur Neutronenabschirmung verringert wird. 45 tungen, z. B. die Dichtungsringe 19 oder die in Der Ringspalt zwischen dem abgestuften unteren Fig.3 beispielsweise eingezeichnete Stopfbuchse20Annular gap 10 arises, which is about the same width as the stanchions of the pressure tube are suitable for atomic reactors Annular gap 8 has. The auxiliary pipe 7 is with a 40 goals, in which the pressure pipes directly with flange-like projection 11 provided, which are in contact with the moderator. The liquid neutron shielding4 supports. Advantageously, the moderator will be the necessary sealing of the pressure the auxiliary pipe beyond this flange will always pipe against the neutron shielding Longer because this places the heat flow through the outside of the shield. The you-auxiliary pipe for neutron shielding is reduced. 45 services, e.g. B. the sealing rings 19 or in The annular gap between the stepped lower FIG. 3, for example, the stuffing box20 drawn in
(mit Packung 21 und Brille 22), sind daher leicht zugänglich und gegen die Strahlung geschützt. Das durch die Druckrohre strömende Kühlmittel kann flüssig oder gasförmig sein.(with pack 21 and glasses 22), are therefore easily accessible and protected against radiation. That Coolant flowing through the pressure pipes can be liquid or gaseous.
Druckrohrschaf13 und der Neutronenabschirmung 5 ist auf die übliche Art dadurch hergestellt, daß die Bohrung in der Neutronenabschirmung um die erforderliche Spaltbreite weiter bemessen ist.Druckrohrschaf13 and the neutron shield 5 is made in the usual way in that the Bore in the neutron shield is further dimensioned by the required gap width.
Bei der Ausführung nach Fig.3 ist der Absatz9 im oberen Schaft 2 etwas unterhalb der Mitte des der Abschirmung 4 zugeordneten Schaftabschnittes angeordnet. Das mit dem Schaft einen Ringspalt8 bildende Hilfsrohr 7 hat denselben Außendurchmesser wie der nicht abgesetzte Teil des Schaftes und ist mit seinem unteren Ende auf dem Absatz 9 befestigt, beispielsweise angeschweißt. Am oberen Ende des Hilfsrohres 7 ist ein Stützflansch 11 vorgesehen. Im Inneren des Druekrohres ist ein Isolierrohr 12, beispielsweise aus Zirkonlegierung, angeordnet, das mit dem Druckrohr einen Isolierspalt 13 bildet. Dieser Isolierspalt 13 und der Ringspalt 8 überlappen sich gegenseitig. Eine Abstufung des Ringspaltes ist in diesem Falle also durch den Sprung von der Außenisolierung (Ringspalt 8) auf die Innenisolierung (Isolierspalt 13) erzielt. In dem der unteren Abschirmung 5 zugeordneten Abschnitt des unterenIn the embodiment according to FIG. 3, the shoulder 9 in the upper shaft 2 is arranged somewhat below the center of the shaft section assigned to the shield 4. The auxiliary tube 7, which forms an annular gap 8 with the shaft, has the same outer diameter as the non-offset part of the shaft and is fastened with its lower end to the shoulder 9, for example welded on. At the upper end of the auxiliary pipe 7, a support flange 11 is provided. In the interior of the pressure tube, an insulating tube 12, for example made of zirconium alloy, is arranged, which forms an insulating gap 13 with the pressure tube. This insulating gap 13 and the annular gap 8 overlap one another. A gradation of the annular gap is achieved in this case by the jump from the outer insulation (annular gap 8) to the inner insulation (insulating gap 13). In the section of the lower that is associated with the lower shield 5
Claims (9)
Schweizerische Patentschrift Nr. 348 479;
belgische Patentschrift Nr. 559 766;
französische Patentschriften Nr. 1229 865,
1244114, 1236 090, 1236 628.Considered publications:
Swiss Patent No. 348 479;
Belgian Patent No. 559 766;
French patent specification No. 1229 865,
1244114, 1236 090, 1236 628.
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| DES72758A DE1218075B (en) | 1961-02-28 | 1961-02-28 | Pressure pipe for nuclear reactors preferably moderated with heavy water |
Applications Claiming Priority (2)
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| DES72758A DE1218075B (en) | 1961-02-28 | 1961-02-28 | Pressure pipe for nuclear reactors preferably moderated with heavy water |
| FR889388A FR1374967A (en) | 1962-02-27 | 1962-02-27 | Pressure tube for moderate nuclear reactors in preference to heavy water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1218075B true DE1218075B (en) | 1966-06-02 |
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ID=25996355
Family Applications (1)
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