DE1475656C3 - Zweifacher Verschluß für Druckgefäßdurchbrüche in Kernreaktorgehäusen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zweifachen Verschluß für Druckgefäßdurchbrüche in Kernreaktorgehäusen, in deren Achse Anlagenzubehörteile angeordnet sind.

Auf die Konstruktion von Verschlußvorrichtungen für Druckgefäßdurchbrüche wurde bisher viel Aufmerksamkeit mit dem Ziel gerichtet, sowohl die Gefahr eines tatsächlichen Bruchs als auch die gesundheitsschädlichen Wirkungen eines solchen eventuell vorkommenden Bruchs auf ein Minimum zu reduzieren. Im Fall von Kernreaktoren aufnehmenden Druckgefäßen sind beispielsweise Vorkehrungen getroffen worden, um das Druckgefäß mit einem oder mehreren Bauwerken oder Bauten zu umgeben, die allgemein auf eine äußere Umfassungsmauer verweisen, deren Zweck darin besteht, eine Barriere zwischen einem eventuell gebrochenen Druckgefäß und der umgebenden Atmosphäre zu bilden. Die erforderliche starke äußere Schutzmauer bringt unvermeidlich einen nachteiligen Einfluß auf die Gesamtkosten einer Reaktoranlage mit sich.

Um den Kostennachteil durch die erforderliche starke äußere Schutzmauer zu beheben, versuchte man schon rechtzeitig verbesserte Verschlußvorrichtungen für Druckgefäßdurchbrüche zu schaffen.

Bei der bekannten Verschluß vorrichtung nach der deutschen Patentschrift 1 074 340 bilden zwei Verschlußkörper einen dichten Abschluß als Deckelverschluß für Hochdruckbehälter, wobei der so entstehende Zwischenraum mit einer besonderen Druckmittelquelle verbunden ist. Dadurch soll eine zweckmäßige Verteilung der auftretenden Beanspruchungen auf den Stützring des Innendeckels und die Schraubenbolzen des Außendeckels erreicht werden.

Zwar sind schon zweifache Verschlüsse für Reaktorrohre nach der französischen Patentschrift 1 249 639 bekannt, jedoch haftet diesen Verschlüssen der entscheidende Nachteil an, daß der Raum zwischen den beiden Verschlußdeckeln mit einem weitaus niedrigeren Druck beaufschlagt ist als dem im Reaktor selbst herrschenden Druck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verschlußvorrichtung für Druckgefäßdurchbrüche mit einer Sicherung gegen plötzliche Drucksteigerungen zu schaffen, die erforderlichenfalls eine Verminderung der Stärke der äußeren Schutzmauer gestatten, ohne dabei die Betriebssicherheit der Kernreaktoranlage zu beeinträchtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der innere, starr mit der Wand des Durchbruchs verbundene Verschlußkörper Durchlaßöffnungen aufweist und das Druckgefäß mit dem Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Verschlußkörper über weitere Durchlaßöffnungen im Lagerrohr verbunden ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in dem Zwischenraum zwisehen dem inneren und dem äußeren Verschlußkörper unter normalen Betriebsbedingungen der gleiche Druck herrscht wie im Druckgefäß selbst. Im Fall eines plötzlichen Druckanstiegs in dem Druckgefäß wird der innere, zunächst druckentlastete Verschlußkörper von einer Druckbeaufschlagung Null belastet, während der äußere Verschlußkörper von dem eigentlichen Druckniveau aus eine allmählich steigende Druckbeaufschlagung erfährt.

Der äußere Verschlußkörper ist vorzugsweise so leckdicht wie möglich gegen den konstruktionsgemäß vorgesehenen Druckunterschied hergestellt, während der innere Verschlußkörper so massiv wie wünschenswert sein kann, um plötzlichen Druckgefällen zu widerstehen, und braucht nur leckdicht genug zu sein, um eine Vermischung des Gefäßinhalts mit der Außenluft bei einem Bruch des äußeren Verschlußkörpers zu verzögern. Daher würde ein zufälliges Versagen des äußeren Verschlußkörpers nicht zu einem totalen und plötzlichen Druckverlust führen, der im Fall eines Druckgefäßes, das ein als Kernreaktor-Kühlmittel dienendes Druckmedium enthält, einen katastrophalen Kühlmittelverlust darstellen würde.

In vielen Fällen können Durchbrüche in Kernreaktordruckgefäßen zweckmäßig angeordnet werden, um einen Zugang zu Anlagenzubehörteilen wie Ventile, Pumpen, Kühler usw. zu gewähren. Die vorliegende Verschlußvorrichtung kann ohne weiteres angewandt werden, um nicht nur als Verschluß gegen einen katastrophalen Kühlmittelverlust bei Versagen der von dem äußeren Verschlußorgan gebildeten Dichtung, sondern auch als Hemmvorrichtung für das Zubehör zu dienen, um dessen raketenartiges Herausschießen aus dem Druckgefäß mit eventueller Beschädigung der äußeren Schutzmauer zu verhindern.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen und der beiden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Querschnitt eines Durchbruchs mit der erfindungsgemäßen Verschlußvorrichtung in der Wand eines Druckgefäßes, das einen gasgekühlten Reaktorkern und Anlagenzubehör umschließt, wobei der Durchbruch Zugang zu einer

Gaszirkulationsvorrichtung gewährt,

F i g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel in einer ähnlichen Ansicht wie nach Fig, 1, wobei die erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung an einem Durchbruch angebracht ist, der Zugang zu einem herausnehmbaren Wärmeaustauscher gewährt,

F i g. 3 eine Darstellung der bei einer Kernreaktoranlage angewandten Erfindung und

F i g. 4 eine vergrößerte Ansicht einer Einzelheit nach F i g. 1 mit der Verschlußvorrichtung nach der Erfindung in einem Axialquerschnitt, wobei nur die linke Hälfte unter Fortlassung aller unwesentlicher Teile dargestellt ist. .*

In ■ F i g. 1 ist die Druckgefäßwand 1 die obere

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Platte eines zylindrischen Spannbeton-Druckgefäßes. einem rotierenden Schrittschaltmotor 21 angetrieben Der Durchbruch 2 ist eine öffnung, die die Wand wird, der in einem Gehäuse 22 eingeschlossen ist. von ihrer Innenfläche 1 a, die mit dem im Gefäß ent- Die Zirkulationsvorrichtung 12 hat ein Gehäuse haltenen Hochdruckreaktorkühlgas in Berührung 23, an dem das Gehäuse 22 des Schrittschaltmotors steht, bis zu ihrer Außenseite 1 b, die mit der Außen- 5 befestigt ist. Das Gehäuse 23 weist einen Bodenluft in Berührung steht, durchdringt und die mit flansch 23 α auf.

einem Stahlschieberrohr 3 ausgekleidet ist. Die Ver- Die Zirkulationsvorrichtung 12 ist in dem Schieschlußvorrichtung für den Durchbruch weist innere berrohr3 mittels des zwischengeschalteten Lagerund äußere Verschlußkörper 4,5 auf, die in Reihe rohrs 24 gelagert, das mit seinem unteren Ende an eins hinter dem anderen angeordnet sind, um den io dem Bodenflansch 23 α befestigt ist und einen äuße-Durchbruch 2 zu verschließen, wobei der innere Ver- ren Absatz 24 α aufweist, der auf einem inneren Abschlußkörper 4 mit einem Befestigungselement 6 in satz 26'des Schieberrohres liegt. Die in Eingriff stedem Schieberrohr 3 zusammenarbeitet, um einen henden Absatzflächen sind, wie dargestellt, Schräg-Verschluß gegen Druckgefälle innerhalb des Gefäßes flächen. In dieser Weise ist die Zirkulationsvorrichzu bilden, während der äußere Verschlußkörper 5 15 tung gelagert. Das obere Ende des Lagerrohres 24 mit einem Befestigungselement 7 zusammenwirkt, um hat einen verstärkten Wandabschnitt, in dem die einen dichtenden Verschluß gegen den Druckunter- Dichtungsringe 27 angeordnet sind,- um eine Dichschied im Gefäß zu bilden. Der innere Verschlußkör- tung mit niedrigem Wirkungsgrad gegen die Oberper 4 ist eine massive Platte, die an dem Rohr 3 fläche des Schieberrohres zu bilden, zwangläufig verriegelt ist durch verlängerbare Knag- 20 Um den Rand des Lagerrohres 24 herum ist eine gen 8, die in ihrer verlängerten Stellung verriegelt Reihe von Belastungspolstern 28 in Abständen vonwerden können und in die hinterschnittene Nut 9 des einander angeordnet, die aus Belleville-Scheiben beRohres eingreifen. Die Platte ist jedoch nicht leck- stehen und von dem inneren Verschlußkörper 4 erdicht. . .' faßt werden.

Der äußere Verschlußkörpers ist eine konkave 25 In dem Lagerrohr 24 und im Abstand von diesem ' Platte, die durch eine ringförmige Reihe von Stiften ist koaxial ein inneres Rohr 29 befestigt, das als HaI-10 am oberen Rand eines Teils 3 α des Schieberroh- terung für die Versorgungsleitungen der Zirkuläres 3 befestigt ist, das über die Außenseite 1 b der tionsvorrichtung 12 dient. In der Zeichnung sind die Druckgefäßwand hinausragt. Die Stifte 10 sind um elektrischen Leitungen 30, 31 für die Motoren 13, 21 einen Dichtungsring 11 herum angeordnet, der zwi- 30 und die Kühlwasserversorgungsleitung 32 für das sehen den aneinanderstoßenden Stirnflächen liegt, Motorkühlwasser dargestellt, das in der Schlange 33 wodurch eine leckdichte Verbindung gewährleistet um das Motorgehäuse 23 herumgeführt wird. Die_ ist. ' Versorgungsleitungen laufen durch Durchlaßöffnun-

Der innere Verschlußkörper 4 ist wie erwähnt gen 34 des Verschlußkörpers 4 und durch Durchnicht leckdicht, dafür aber so ausgebildet, daß er 35 bräche 3 b des Teils 3 α des Schieberrohres 3. auch ein Lagerrohr 24 festhalten kann, das einen aus Der innere Verschlußkörper 4 ist an der Wand des Fig. 1 ersichtlichen Dichtungsring 27 einschließt* Schieberrohres3 mittels der verlängerbaren, in die der das Ausströmen von Kühlungsmittel verzögert, Nut 9 eintretenden Knaggen 8 befestigt, die, so anwenn der äußere Verschlußkörper 5 brechen sollte, geordnet sind,, daß der Verschlußkörper 4'herunterso daß genug Zeit bleibt, um den Reaktor außer Be- 40 gedrückt werden muß, um so die Belastungspolster trieb zu setzen und Kühlungsnotmaßnahmen zu er- 28 zusammenzupressen, bevor die Knaggen in die greifen. Der innere Verschlußkörper ist außerdem Aussparung eingreifen können. . . ■■ robust genug, um plötzlichen Druckgefällen im Es ist erforderlich, auf jeder Seite des Verschluß-Druckgefäß zu widerstehen. Bei derartigen Druckge- körpers 4 einen im wesentlichen gleichen Druck auffällen kann das äußere Verschlußorgan mögli- 45 rechtzuerhalten,-und zu diesem Zweck sind zwei als cherweise brechen, doch verzögert die Unversehrtheit Entlastungsweg dienende Durchlaßöffnungen 35 in des inneren Organs den Austritt von Kühlungsmittel dem Lagerrohr 24 angeordnet, so daß der. von den aus dem Inneren des Reaktorkerns. Dichtungsringen 27 gebildete Dichtungsverschluß

Bei diesem. Ausführungsbeispiel dient der innere umgangen werden kann. Wenn der Reaktor auf Verschlußkörper 4 auch als Sicherungselement für 5° Druck gebracht wird, steigt der Druck somit auch in eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 12, zu der der den Zwischenräumen zwischen den Verschlußkör-Durchbruch2 Zugang gewährt und die wie eine Ra- pern 4,5. Eine ergänzende Wirkung ist durch Ventile kete unter extremen Betriebsstörungen durch den , gewährleistet, wenn das Innere des Gefäßes drucklos Durchbruch nach draußen, geschleudert werden gemacht wird, um den Einschluß einer unter Hochkönnte, falls sie nicht gesichert wäre. 55 druck stehendes Gas enthaltenden Tasche in dem

Die Zirkulationsvorrichtung 12 weist einen Elek- Zwischenraum zu vermeiden. Zu diesem Zweck.kön-

tromotor 13, eine Motorwelle 14 und einen Ventila- nen die purchlaßöffnungen 35 mit Ventilen 36

tor 15 auf. Das Reaktorkühlmittel wird durch die (Fig.4) versehen werden, die so einzustellen sind,

Einlaßöffnungen 16 in der Verkleidung 17 durch den daß sie sich bei einem nur geringen Durckunter-

Ventilator 15 angesaugt und durch die Auslaßöff- 60 schied schließen, während sie sich bei einem großen

nungen 18 abgegeben. Druckunterschied öffnen.

Die Durchlässe 16, 18 sind Teil des Primärkreis- Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersicht-

laufs des Reaktorkühlmittels, der von konventionel- lieh, daß bei einem Bruch des äußeren Verschlußkör-

ler Form sein kann, und die Strömung zwischen ih- pers5 der Leckverlust an Kühlmittel· aus dem Druck-

nen wird durch ein Ventil 19 gesteuert, das durch 65 gefäß so viel beträgt, wie die Dichtungsringe 27

eine Spindel 20 betätigt werden kann, die sich ko- durchlassen und durch die Durchlaßöffnungen 35

axial durch die Welle 14 und durch einen Motoran- ausströmt. Das ist eine sehr niedrige Leckrate, die ker erstreckt, aus dem sie herausragt, und wo sie von ausreichend Zeit zum Ergreifen abzuwendender

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Maßnahmen läßt, bevor es zu ernsten Kühlmittelver- ausgenommen werden können. Sie werden in den

lusten kommt. primären Heizkreislauf mittels eines Überrohres 53

Auf Grund seiner massiven Ausbildung kann der geleitet, das die Stufen umschließt und mit Schiebeinnere Verschlußkörper 4 als Sicherungsplatte die- sitz in ein Verteilerrohr 54 eingeschoben ist. Verbinnen, die verhindert, daß die Zirkulationsvorrichtung 5 düngen mit anderen Wärmeaustauschern werden 12 wie eine Rakete aus dem Druckgefäß herausge- über ähnliche Verteilerrohre 54 hergestellt, die alle schleudert wird, wenn eine Explosion in dem Gefäß mit dem primären Heizmedium in Verbindung stestattfinden sollte. Sonst müßte die äußere Schutz- hen.

mauer, wie oben erläutert, dem Anprall solcher mög- Sich ergänzende Schutzpfropfen, ein ringförmiger

licher Raketen widerstehen. io 55 und ein zylindrischer 56, werden durch die

F i g. 4 zeigt die an den Verschlußkörpern liegen- Druckröhre 24' in dem Durchbruch gehalten, um

den Teile nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab und einen angemessenen Strahlenschutz zu gewähren. Die

mit gewissen Abwandlungen zur besseren Klarheit. Zu- und Rückflußleitungen 57 für den Wärmeaus-

Der Entlastungsweg ist in Fi g. 4 durch Pfeile darge- tauscher 50 sind durch abgedichtete Durchbrüche

stellt. 15 der gewölbten Platte des äußeren Verschlußkör-

F i g. 2 zeigt eine Verschlußvorrichtung, die ahn- pers 5, durch den inneren Verschlußkörper 4 und

lieh wie die nach F i g. 1 konstruiert und an einem dann durch die Rohrplatte 51 hindurchgeführt. Da-

Druckgefäßdurchbruch angebracht ist, der Zugang mit sich diese Leitungen zwischen der Rohrplatte 51

zu einem herausnehmbaren Wärmeaustauscher ge- und dem äußeren Verschlußkörper ausdehnen und

währt, wobei auch dieser Verschluß zuerst als Mittel so zusammenziehen können, ist eine schraubenförmige

zur Verhinderung eines katastrophalen Kühlmittel- Windung 58 vorgesehen.

Verlustes bei Versagen der Dichtung und dann als Die Ausbildung des beschriebenen Durchbruchs-

Sicherungsmittel dient, um das Auswerfen des War- Verschlusses und der Sicherungsmittel führt zu einer

meaustauschers wie eine Rakete unter Betriebsstö- vereinfachten Eindämmungskonstruktion für Druck-,

rungen z.B. bei einer Explosion im Inneren des 25 gefäße. Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, kann das

Druckgefäßes, zu hemmen. Druckgefäß 60 in einer Leichtbauhülle 61 einge-

Die Teile der in F i g. 2 dargestellten Anordnung, schlossen sein, die einen Schornstein 62 aufweist. Je-

die denen in F i g. 1 gleichen, haben die gleichen Be- der der äußeren Verschlußkörper in der oberen

zugszeichen. Platte des Druckgefäßes ist mit einer Haube 63 abge-

In F i g. 2 bezeichnet 1 die obere Platte eines Be- 30 deckt, und das Innere jeder Haube ist ebenso wie das

tondruckgefäßes mit einem Durchbruch 2, der mit Innere der Hülle 61 durch Rohre 64 mit dem Abzug

einem Schieberrohr 3 ausgekleidet ist. 62 verbunden.

Der innere Verschlußkörper 4 ist eine Platte, die Andere Teile, bei denen ein Leckverlust aus dem stark genug ist, um als Hemmplatte für den Wärme- Druckgefäß möglich ist, stehen ebenfalls an ihrer austauscher 50 zu wirken und die mittels schwenkba- 35 Seite mit niedrigem Druck mit dem Abzug 62 in Verrer Knaggen 8 in der Nut 9 des Schieberrohres 3 be- bindung. Beispielsweise sind die Dichtungsschweifestigt ist. Der äußere Verschlußkörper 5 ist eine ge- ßungen, die die Membran 65 des Druckgefäßes verwölbte Platte mit einem Flansch, der auf dem oberen binden, jeweils zweckmäßig an ihrer Niederdruck-Rand des Schieberrohres 3 liegt und durch Stifte 10 Seite mit einem Kanal 66 versehen, die alle mit dem daran befestigt ist, um eine Leckdichte Verbindung 40 Abzug 62 in Verbindung stehen,
gegen den vollen Druck, für den das Gefäß konstru- Während der innere Verschlußkörper 4 bei den iert ist, zu schaffen. beiden Ausführungsformen der Erfindung gemäß

Jedoch ist der innere Verschlußkörper4 auch in Fig. 1 und2 als Sicherungsmittel für ein Teil verdie'sem Fall nicht leckdicht ausgebildet, sondern mit wendet wurde, zu dem der Durchbruch Zugang ge-Durchlaßöffnungen 34 versehen, durch die die Ein- 45 währt, kann die Verschlußvorrichtung, d. h. der in- und Auslaßrohre des Wärmeaustauschers und ein nere und der äußere Verschlußkörper, verwendet mittleres Rohr '40 hindurchgeführt sind. Eine solche werden, um einen Durchbruch zu verschließen, der Dichtung, wie sie durch dieses Merkmal gegeben ist, lediglich konstruiert ist, um als Zugang zum Innern wird durch ein herabhängendes kurzes Druckrohr 24' des Druckgefäßes zu dienen. In diesem Fall wird das geschaffen und durch eine Rohrplatte 51, in der die 50 Lagerrohr 24 weggelassen und der innere Verschluß-Rohre einen Paßsitz bilden. Diese Ausbildung soll im körper genügt, obwohl er, wie bereits erwähnt, nicht Falle eines Bruchs des äußeren Verschlußkörpers 5 leckdicht ist, vollauf als Dichtung zur Verzögerung einen Druckverlust verzögern. ■ eines Kühlmittelverlustes (oder eines Außenluf tein-,

Unterhalb der Platte 51 erstrecken sich die Rohre ·' tritts), falls bei einem Druckanstieg im Gefäß der äu-

in das Druckgefäß. Der Wärmeaustauscher 50 ist an 55 ßere Verschlußkörper bricht. Diese Verzögerung gibt

Hängern 52 aufgehängt, die an der Rohrplatte 51 be- Zeit für Notmaßnahmen, wie beispielsweise Notküh-

festigt sind. Die Stufen des Wärmeaustauschers sind lung oder Gasabschirmung der inneren Teile des

so angeordnet, daß sie durch den Durchbruch 2 her- Druckgefäßes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zweifacher Verschluß für Druckgefäßdurchbrüche in Kernreaktorgehäusen, in deren Achse Anlagenzubehörteile angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der innere, starr mit der Wand des Durchbruchs (2) verbundene Verschlußkörper (4) Durchlaßöffnungen (34) aufweist und das Druckgefäß mit dem Zwischenraum zwischen dem inneren (4) und dem äußeren Verschlußkörper (5) über weitere Durchlaßöffnungen (35) im Lagerrohr (24) verbunden ist.