DE1222172B - Device for closing and sealing nuclear reactor ducts - Google Patents
Device for closing and sealing nuclear reactor ductsInfo
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Description
Vorrichtung zum Verschließen und Abdichten von Kernreaktorkanälen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschließen und Abdichten von Kanälen eines flüssigkeitsmoderierten Kernreaktors mit einem dicht in eine in der Verlängerung des abzuschließenden Kanals angeordnete zylindrische Hülse einführbaren Einsatzstopfen und einem Druckstopfen, der auf den oberen Teil des Einsatzstopfens drückt.Device for closing and sealing nuclear reactor channels The invention relates to a device for closing and sealing Channels of a liquid-moderated nuclear reactor with a tight in one in the Extension of the channel to be closed arranged cylindrical sleeve insertable Insert plug and a pressure plug that is placed on the upper part of the insert plug presses.
Bekanntlich sind bei flüssigkeitsmoderierten Reaktoren die Kernbrennstoffelemente, die im allgemeinen die Form von Stäben oder die Form von Einsätzen haben, die Zellen genannt werden, in Kanäle eingesetzt, die durch block- oder schildartige Schutzabschirmungen hindurchführen. Diese Abschirmungen sind um den Kern des Reaktors herum angeordnet, der im allgemeinen aus einem geschlossenen Behälter besteht, wobei die Kanäle auch die Wände dieses Behälters durchdringen. Diese Kanäle sind durch Stopfen verschlossen, die ein leichtes Öffnen und Schließen des Kanals unter Verwendung von ferngesteuerten Betätigungsmitteln gestatten und eine vollkommene Abdichtung der entsprechenden Kanäle gewährleisten müssen. Der Stopfen muß nach dem Verschließen in seiner Verschlußlage sicher verriegelt werden. Außerdem müssen zumindest einige der Stopfen das Herausführen von elektrischen Leitungen aus dem Kanal gestatten, die zu Meßgeräten führen, beispielsweise zu Temperaturmeßgeräten; weiterhin muß eine Durchlaßmöglichkeit für ein Strömungsmittel vorhanden sein, damit z. B. Proben des Strömungsmittels entnommen werden können, um durch Untersuchung dieser Proben Hüllenbrüche der Brennstoffelemente feststellen zu können. Schließlich sollen die Abmessungen einer solchen Verschlußvorrichtung so klein wie möglich .sein.It is well known that in liquid-moderated reactors the nuclear fuel elements, which are generally in the form of rods or inserts, the cells are called, used in ducts that are protected by block-like or shield-like protective shields lead through. These shields are placed around the core of the reactor, which generally consists of a closed container, with the channels also penetrate the walls of this container. These channels are closed by plugs, the easy opening and closing of the channel using remote-controlled Allow actuating means and a perfect seal of the corresponding Channels must guarantee. After closing, the stopper must be in its closed position be locked securely. In addition, at least some of the plugs have to lead out allow electrical lines from the channel leading to measuring devices, for example to temperature measuring devices; furthermore, there must be a passage for a fluid be present so that z. B. Samples of the fluid can be taken, in order to determine the hull ruptures of the fuel elements by examining these samples to be able to. Finally, the dimensions of such a closure device should be as small as possible.
Zur Erzielung einer hinreichenden Abdichtung sind bei bekannten Kernreaktoren die Kanäle entweder mit einem verschraubten Hilfsstopfen versehen - ein derartiger Stopfen macht jedoch jede Aus- oder Durchführung in Richtung der Achse der Zelle unmöglich - oder mit durch Schrauben festgelegten Durchführungsstopfen - das Einbauen und das Ausbauen derartiger Durchführungsstopfen ist jedoch sehr umständlich und störend, insbesondere wenn diese Arbeiten häufig wiederholt oder unter Einwirkung einer gewissen Strahlungsaktivität durchgeführt werden müssen -, oder man verwendet spezielle Abdichtungsvorrichtungen, welche es nicht gestatten, seitliche Leitungsanschlüsse für die Entnahme des Strömungsmediums vorzusehen.In known nuclear reactors, in order to achieve a sufficient seal the channels either provided with a screwed auxiliary plug - one such However, the plug makes any exit or passage in the direction of the axis of the cell impossible to install - or with lead-through plugs fixed by screws and the removal of such grommet plugs is, however, very cumbersome and annoying, especially if this work is often repeated or under influence a certain radiation activity must be carried out - or one uses special sealing devices which do not allow lateral pipe connections to be provided for the removal of the flow medium.
Es ist weiter ein Kernreaktor bekannt, bei dem in die Strömungsrohre, in denen sich die Brennstoffelemente befinden, am oberen Ende ein Stopfen einschraubbar ist, der gleichzeitig als Abdichtungselement und als Druckmittel für eine in dem Strömungsrohr sitzende Buchse dient, die als Ausströmstutzen für die Moderatorflüssigkeit von dem Strömungsrohr in ein für alle Rohre gemeinsames Sammelbecken wirkt. Dieser Doppelfunktion des Stopfens wegen ist es nicht möglich, ihn mit einer Entnahmeleitung zu versehen, durch die aus einem bestimmten Kanal eine Probe der Moderatorflüssigkeit abgezogen werden könnte, um die Lecksicherheit der in diesem Kanal gestapelten Brennstoffelemente zu überprüfen. Vielmehr führt das Auftreten einer radioaktiven Verseuchung in jedem beliebigen Kanal gleichzeitig auch zu einer solchen des in dem für alle Kanäle gemeinsammen Sammelbeckens, mit dem ja alle Kanäle in dauernder ungehemmter Verbindung stehen. Bei Auftreten einer radioaktiven Verseuchung in diesem Becken ist also kein eindeutiger Rückschluß auf den Ursprungskanal für diese Verseuchung möglich. Um diesen Kanal zu lokalisieren, bedarf es bei dem bekannten Reaktor also besonderer Untersuchungen und besonderer Einrichtungen.A nuclear reactor is also known in which, in the flow tubes, in which the fuel elements are located, a plug can be screwed into the upper end is that at the same time as a sealing element and as a pressure medium for one in the Flow tube seated socket serves as an outflow nozzle for the moderator liquid acts from the flow pipe into a collecting basin common to all pipes. This Because of the double function of the stopper, it is not possible to use it with a sampling line to provide, through which a sample of the moderator liquid from a certain channel could be deducted to ensure the leakproofness of the fuel elements stacked in this channel to check. Rather, the occurrence of radioactive contamination leads to it in everyone any channel at the same time to one of the in the common for all channels The collecting basin, with which all the canals are in constant, unimpeded connection. If radioactive contamination occurs in this basin, there is no clear one It is possible to draw conclusions about the original sewer for this contamination. To this channel To localize, special investigations are required in the known reactor and special facilities.
Weiterhin ist ein Einsatzstopfen für einen Reaktorkanal bekannt, der mit einer axialen Bohrung versehen ist. Da aber auch diese bekannten Stopfen zugleich als Abdichtung fungieren müssen, können sie nicht mit einer Leitung versehen werden, die eine Entnahme von Moderatorflüssigkeit von außen her gestatten würde.Furthermore, an insert plug for a reactor channel is known which is provided with an axial bore. But there are also these well-known stoppers at the same time have to act as a seal, they cannot be provided with a pipe, the one Allow withdrawal of moderator liquid from the outside would.
Es sind auch Vorrichtungen zum Verschließen von Reaktorkanälen bekanntgeworden, bei denen in ein zylindrisches Rohr ein Stopfen eingezwängt wird und ein Verriegelungssystem für diesen Stopfen in dem Rohr vorhanden ist. Diese Verriegelungssysteme verlangen jedoch wegen ihres komplizierten Aufbaus, zu dem jeweils gelenkig gelagerte Bauteile, Federsysteme und Druckkugeln gehören, zu ihrer Betätigung speziell ausgebildete Greifersysteme. Die bekannten Abdichtungsvorrichtungen verteuern den Kernreaktor also in zweifacher Weise und machen außerdem seinen Betrieb störanfälliger.Devices for closing reactor channels have also become known, in which a plug is wedged into a cylindrical tube and a locking system for this plug is present in the tube. These locking systems require however, because of their complicated structure, to which each articulated component, Spring systems and pressure balls are part of their operation specially trained Gripper systems. The known sealing devices make the nuclear reactor more expensive so in two ways and also make its operation more susceptible to failure.
Der Erfindung -liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine mit den üblichen für die Bedienung von Kernreaktoren verwendeten Elementen betätigbare Vorrichtung, die sich überdies gewünschtenfalls leicht zerlegen, reinigen und entseuchen läßt, eine zuverlässige Abdichtung der Reaktorkanäle zu erzielen, bei der ohne weiteres eine Probenentnahme aus der Moderatorflüssigkeit in einem beliebigen Kanal möglich ist.The invention -is therefore based on the object by one with the common actuatable devices used for the operation of nuclear reactors, which, moreover, can easily be dismantled, cleaned and disinfected if desired, to achieve a reliable seal of the reactor channels, with the easily A sample can be taken from the moderator liquid in any channel is.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich der Druckstopfen über eine Gewindespindel gegen eine festlegbare Halterung abstützt, der gegenüber er einen einstellbaren Abstand aufweist, - daß die Halterung um die gemeinsame Achse drehbar ist und daß der Einsatzstopfen eine ihn durchsetzende Verbindung zwischen dem abzuschließenden Kanal und einem zur Entnahme von Moderatorflüssigkeit an der Hülse vorgesehenen Rohranschluß aufweist: Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die einen elektrischen Anschluß für Meßgeräte ermöglicht, weist der Einsatzstopfen eine ihn abgedichtet durchsetzende elektrische Leitung auf, die in einem an seiner Oberseite befestigten Kupplungselement endet, und trägt der Druckstopfen an seinem unteren Ende, mit dem er auf dem Einsatzstopfen zur Auflage kommt, ein zweites, mit einer abgedichtet nach außen führenden Leitung verbundenes Kupplungselement, das mit dem ersten Kupplungselement in Eingriff kommt, sobald der Druckstopfen und seine Halterung in Schließstellung gebracht sind.According to the invention this object is achieved in that the pressure plug is supported by a threaded spindle against a fixable bracket, the opposite it has an adjustable distance, - that the bracket around the common axis is rotatable and that the insert plug is a penetrating connection between it the channel to be closed and one for the removal of moderator liquid on the Sleeve provided pipe connection: According to an expedient development a device according to the invention, which has an electrical connection for measuring devices allows, the insert plug has an electrical penetrating it in a sealed manner Line that ends in a coupling element attached to its top, and carries the pressure plug at its lower end, with which it is on the insert plug comes to rest, a second, with a sealed line leading to the outside connected coupling element which engages with the first coupling element, as soon as the pressure plug and its holder are brought into the closed position.
Ein Ausführungsbeispiel der Verschluß- und Abdichtvorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 die Vorrichtung in einem Längsschnitt, der längs der Schnittlinie 1-I .der F i g. 2 verläuft, F i g. 2 einen Querschnitt längs der Schnittlinie II-II der F i g.1.An embodiment of the closure and sealing device according to the invention is illustrated in the drawing. It shows F i g. 1 the device in a longitudinal section taken along the section line 1-I. der F i g. 2 runs, F i g. 2 shows a cross section along the section line II-II of FIG. 1.
Die in der Zeichnung dargestellte Verschluß- und Abdichtvorrichtung gemäß der Erfindung ist dazu bestimmt, die Abdichtung des Austrittsendes eines Kernreaktorkanals sicherzustellen, von dem in der F i g.1 nur der Kanal-Endteil 1 zu sehen ist, der durch die starke äußere Schutzwand 2 des Reaktors hindurchfährt. Dieser Kanal ist durch eine Hülse 3 verlängert, die dichtend an dem oberen Teil der Schutzwand 2 mit Hilfe von nicht dargestellten Schrauben befestigt ist, die durch fest oder einstückig mit der Hülse verbundene Haltepratzen 4 hindurchgehen. Zwischen dem unteren Stirnende der Hülse 3 und der Schutzwand 2 ist eine ringförmige Dichtung 5 eingefügt. Außerdem ist die Hülse 3 mit einem seitlichen Rohrstutzen 6 versehen, an den eine Rohrleitung für den Umlauf eines Strömungsmediums in dem Reaktorkanal angeschlossen werden kann.The closure and sealing device shown in the drawing according to the invention is intended to seal the outlet end of a nuclear reactor duct ensure that only the channel end part 1 of which can be seen in FIG passes through the strong outer protective wall 2 of the reactor. This channel is extended by a sleeve 3 sealingly attached to the upper part of the protective wall 2 is fastened by means of screws, not shown, by fixed or one-piece go through the holding claws 4 connected to the sleeve. Between the lower end of the forehead an annular seal 5 is inserted into the sleeve 3 and the protective wall 2. aside from that the sleeve 3 is provided with a lateral pipe socket 6 to which a pipe can be connected for the circulation of a flow medium in the reactor channel.
In der Hülse 3 ist ein Einsatzstopfen 7 dichtend eingesetzt, der sich mit einer konischen Schulter 24 an eine entsprechende Gegenschulter 25 im unteren Teil der Hülse 3 anlegt. Der Stopfen 7 weist auf seiner Seiten- oder Umfangsfläche umlaufende Ringnuten auf, in denen Ringdichtungen 8 und 8 a sitzen, welche die Abdichtung zwischen der Hülse 3 und dem Stopfen 7 längs der seitlichen oder Umfangsfläche des Stopfens gewährleisten.In the sleeve 3, an insert plug 7 is inserted sealingly, which with a conical shoulder 24 to a corresponding counter shoulder 25 in the lower Part of the sleeve 3 applies. The plug 7 points on its side or peripheral surface circumferential annular grooves in which ring seals 8 and 8 a sit, which the seal between the sleeve 3 and the plug 7 along the lateral or peripheral surface of the Ensure plugging.
In dem oberen Teil des Einsatzstopfens 7, der in geeigneter Weise ausgenommen oder ausgedreht ist, fügt sich ein Absöhlußstopfen 9 ein, .dessen eine Schulter 10 sich auf die obere Ringstirnfläche des Stopfens auflegt und der einen Kragenflansch 11 aufweist, in dessen unterseitiger Flanschfläche ein Dichtungsring 12 angeordnet ist, der sich auf die obere Stirnringfläohe der Hülse 3 auflegt. Die Hülse hat an ihrer äußeren Umfangsfläche 3 in Umlaufrichtung verlaufende Rippenabschnitte 13, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind und sich jeweils über einen Umfangsbogen von 50° erstrecken; unter diese Rippen können entsprechende ausgebildete Innenrippenabschnitte 14 greifen, die an der inneren Oberfläche einer glocken- oder haubenartigen Halterung 15 sitzen, die über das obere Ende der Hülse 3 und den Abschlußstopfen 9 herübergzeift. Mit dem Abschlußstopfen 9 ist die Halterung 15 durch eine Gewindespindel 16 mit Vierkantkopf 17 verbunden, die zwei Gewindeabschnitte mit einander entgegengesetzer Steigung aufweist, von denen der eine Gewindeabschnitt in ein Gegengewinde der Halterung 15 und der andere Gewindeabschnitt in ein Innengew'mde des Abschlußstopfens 9 eingreift. Eine Drehung der Gewindespindel 16 um ihre Achse bewirkt also, daß sich der Abschlußstopfen 9 gegenüber der Halterung 15 axial verschiebt.In the upper part of the insert plug 7, which is recessed or turned out in a suitable manner, a sealing plug 9 is inserted, a shoulder 10 of which rests on the upper annular face of the plug and which has a collar flange 11, in the lower flange surface of which a sealing ring 12 is arranged, which rests on the upper face ring surface of the sleeve 3. The sleeve has on its outer circumferential surface 3 extending in the circumferential direction rib sections 13 which are evenly distributed over the circumference and each extend over a circumferential arc of 50 °; Corresponding formed inner rib sections 14, which sit on the inner surface of a bell-like or hood-like holder 15, which overgzeift over the upper end of the sleeve 3 and the end plug 9, can grip under these ribs. The holder 15 is connected to the end plug 9 by a threaded spindle 16 with a square head 17, which has two threaded sections with opposing pitch, one of which engages in a mating thread of the holder 15 and the other thread section engages in an internal thread of the end plug 9 . A rotation of the threaded spindle 16 about its axis thus causes the end plug 9 to move axially with respect to the holder 15.
Der Einsatzstopfen 7 hat eine durchgehende Axialbohrung oder Durchlaßleitung 18, durch welche einerseits ein Teil eines Strömungsmediums hindurchfließen kann, das als Probe aus dem Reaktorkanal entnommen werden soll, und andererseits eine elektrische Leitung 19 hindurchfährt, die beispielsweise von einem nicht dargestellten, innerhalb des Reaktors angeordneten Thermoelement kommt ünd an eine zweite elektrische Leitung 20 angeschlossen werden kann, die den Abschlußstopfen in einer abgedichteten Durchführung bzw. Stopfbuchse durchquert und ihrerseits mit nicht dargestellten Anzeige-oder Schutzgeräten in Verbindung steht. Die Kupplung zwischen den elektrischen Leitungen kann mit Hilfe einer Kupplungsvorrichtung 21, 21 a erfolgen. Von der axialen Bohrung oder Leitung 18 gehen schräg verlaufende Bohrungen oder Verbindungskanäle 22 ab, welche in einer umlaufenden Ringnut 23 münden, die in der äußeren Oberfläche des Einsatzstopfens 7 auf einer Höhe vorgesehen ist, .die der Niveauhöhe des Rohrstutzens 6 entspricht.The insert plug 7 has a continuous axial bore or passage line 18 through which on the one hand part of a flow medium can flow, which is to be taken as a sample from the reactor channel, and on the other hand an electrical line 19 passes through, for example from a not shown, arranged inside the reactor Thermocouple comes and can be connected to a second electrical line 20 , which passes through the end plug in a sealed bushing or stuffing box and is in turn connected to display or protection devices (not shown). The coupling between the electrical lines can take place with the aid of a coupling device 21, 21 a. From the axial bore or line 18, inclined bores or connecting channels 22 lead off, which open into a circumferential annular groove 23 which is provided in the outer surface of the insert plug 7 at a height that corresponds to the level of the pipe socket 6.
Um den durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung abgeschlossenen Kanal zu öffnen, genügt es, die Gewindespindel 16 mittels eines z. B. fernsteuerbaren Betätigungsorgans, das hierzu an dem Vierkantkopf 17 angreift, in demjenigen Sinn zu drehen, der eine gegenseitige Annäherung des Abschlußstopfens 9 und der Halterung 15 bewirkt, wodurch die fest aneinander anliegenden Rippenabschnitte 13 und 14 voneinander gelöst werden. Dann wird die glockenförmige Halterung 15 in der Richtung des Pfeiles f in F i g. 2 um ihre Achse geschwenkt, wobei die Rippen 13 und 14 in eine Lage kommen, in der sie um etwa 60° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, so daß die Halterung 15 von der Hülse 3 abgenommen werden kann. Die elektrische Leitung 20 geht durch einen Ausschnitt 26 der Halterung hindurch und wird bei deren Schwenkbewegungen nicht mitgenommen, da die Abmessungen dieses Ausschnittes 26 derart gewählt sind, daß die Schwenkbewegungen der Halterung zwecks Verriegelns und Entriegelns der Rippen 13 und 14 möglich sind, ohne die elektrische Leitung 20 dabei zu berühren. Dann wird die aus der Halterung 15 und dem Abschlußstopfen 9 bestehende Elementgruppe in axialer Richtung von der Hülse abgezogen, wobei sich auch die beiden Kupplungsteile 21 und 21 a der elektrischen Verbindungskupplung voneinander trennen. Anschließend braucht nur der Einsatzstopfen 7 aus der Hülse 3 herausgezogen zu werden.To open the channel closed by the device according to the invention, it is sufficient to open the threaded spindle 16 by means of a z. B. remotely controllable actuator that engages this on the square head 17 to rotate in the sense that causes a mutual approach of the plug 9 and the holder 15, whereby the tightly abutting rib portions 13 and 14 are released from each other. Then the bell-shaped bracket 15 is moved in the direction of arrow f in FIG. 2 pivoted about its axis, the ribs 13 and 14 coming into a position in which they are offset from one another by about 60 ° in the circumferential direction, so that the holder 15 can be removed from the sleeve 3. The electrical line 20 passes through a cutout 26 of the bracket and is not taken along during its pivoting movements, since the dimensions of this cutout 26 are chosen so that the pivoting movements of the bracket for locking and unlocking the ribs 13 and 14 are possible without the electrical To touch line 20 while doing so. Then the element group consisting of the holder 15 and the end plug 9 is withdrawn from the sleeve in the axial direction, the two coupling parts 21 and 21 a of the electrical connection coupling also separating from one another. Then only the insert plug 7 needs to be pulled out of the sleeve 3.
Zum Abschließen des Reaktorkanals werden die oben beschriebenen Arbeitsgänge in umgekehrter Folge und Richtung durchgeführt, wobei durch das zuletzt erfolgende Verdrehen der Gewindespindel 16 Bier Abschlußstopfen gegen die über die Rippen 13 und 14 fest mit der Hülse 3 verbundene Halterung 15 auf den Einsatzstopfen 7 und den oberen Rand der Hülse 3 fest aufgedrückt wird. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß alle diese Arbeitsvorgänge in ver hältnismäßig einfacher Weise mit Hilfe von ferngesteuerten Handhabungsvorrichtungen durchgeführt werden können und daß die Abschluß- und Abdichtungsvorrichtung in relativ .einfacher Weise ein schnelles Öffnen und Abschließen des Reaktorkanals ermöglicht, also allen zu stellenden Anforderungen der Reaktortechnik einwandfrei genügt.To close the reactor channel, the operations described above are carried out in reverse order and direction, with the last twisting of the threaded spindle 16 beer closing plug against the holder 15 firmly connected to the sleeve 3 via the ribs 13 and 14 on the insert plug 7 and the upper one Edge of the sleeve 3 is firmly pressed. It is readily apparent that all these operations can be carried out in a relatively simple manner with the help of remote-controlled handling devices and that the closure and sealing device in a relatively .simple way enables quick opening and closing of the reactor channel, so all requirements to be made the reactor technology perfectly suffices.
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1963
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