DE1514338B2 - Druckrohrreaktor - Google Patents

Description

net, die über Betätigungsstangen 14 aus dem Reaktorkern nach oben gezogen werden können, um den Neutronenfluß im Reaktorkern zu steuern. Die Gesamtanordnung der Druckrohre ist in einen flüssigen Moderator 15 eingebracht, der den Reaktorbehälter zwischen der Lagerplatte 6 und dem Deckel 8 vollständig füllt. Frischer Moderator kann unten durch die Zufuhrleitung 16 eingeführt werden, während das Austragen auf der Oberseite des Reaktorbehälters durch die Leitung 17 erfolgt.

Schließlich befindet sich der gesamte Reaktor innerhalb einer Umhüllung 18, die z. B. aus Beton oder Barytbeton zum Schutz gegen biologisch schädliche Strahlung bestehen kann.

F i g. 2 zeigt im Querschnitt ein Druckrohr, bei dem der Raum zwischen jedem Mantelrohr 19 und Innenrohr 20 mit einem Isoliermaterial 21 gefüllt ist. In die Innenrohre 20 sind Brennstofftabletten 22 eingesetzt, die auf der Außenseite durch eine Umhüllung 23 geschützt sind.

Der Moderator 15, der sich im Reaktorbehälter befindet, und der die Mantelrohre der Druckrohre auf allen Seiten umspült, weist eine relativ niedrige Temperatur und für den Fall, daß schweres Wasser — wie es gewöhnlich der Fall ist — gewählt wird, einen relativ niedrigen Druck auf. Der Mantel des Reaktorbehälters 3 braucht also keine großen Spannungen aufzunehmen. Das primäre Kühlmittel jedoch, das durch die Innenrohre fließt, ist sowohl hohem Druck wie einer hohen Temperatur ausgesetzt. Daher wird auf die Innenwand dieser Innenrohre ein hoher Druck ausgeübt, der sich durch das kompakte Isoliermaterial 21 ausbreitet und dadurch die Mantelrohre der Druckrohre belastet. Wenn die Druckrohre so konstruiert und eingesetzt sind, daß bei unbelastetem und ungekühltem Reaktor die Innenrohre einer Zugspannung unterworfen sind, ist beim Betrieb des Reaktors jedes Innenrohr frei von einer Zugspannung. Die Innenrohre übermitteln dann lediglich Druckspannungen an das Isoliermaterial. Dieses wird dadurch erreicht, daß das Isoliermaterial 21 unter Druck in die Räume zwischen Mantel- und Innenrohren eingebracht wird. Dieses führt dazu, daß selbst bei kaltem Reaktor schon eine Zugspannung in den Mantelrohren 19 vorhanden ist. Wird der Reaktor aufgeheizt und das primäre Kühlmittel unter Druck gesetzt, so stellt sich ein derartiger Spannungszustand ein, bei dem die Innenrohre hinsichtlich der Zugspannung entlastet sind, wohingegen die Mantelrohre eine erhöhte Zugspannung, verglichen mit dem Reaktor im kalten Zustand, aufnehmen.

Die Mantelrohre können die höheren Zugspannungen gut aushalten, da sie durch den relativ kühlen Moderator, mit dem sie in direkter Berührung stehen, ausgezeichnet gekühlt werden.

Das Isoliermaterial kann bei noch kaltem Reaktor unter Druck auf verschiedene Weise eingebracht werden. Nach einem in F i g/4 erläuterten Verfahren wird das Isoliermaterial dadurch unter Druck gesetzt, daß ein mit Gewinde versehener ringförmiger, verschließbarer Deckel 26 zwischen Mantelrohr und Innenrohr so eingeschraubt wird, daß die gewünschte Zugspannung im Innenrohr erzeugt wird. Nach einem anderen Verfahren erhält man den Druck auf das Isoliermaterial durch einen besonderen Druckgenerator 24, an den die Räume zwischen den Mantel- und Innenrohren über Leitungen 25 angeschlossen sind. —

Dieses Verfahren bietet den Vorteil, daß die erzeugte Zugspannung zu jeder Zeit an die veränderten Reaktorbedingungen angepaßt werden kann. Auch wenn Temperatur und Druck des primären Kühlmittels sich ändern, können die Innenrohre frei von Zugspannungen gehalten werden. Bei beiden Verfahren wird die erforderliche Zugspannung durch Berechnung oder Versuch festgelegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Bei der Schweizer Patentschrift 341 919 erfolgt die-

Patentanspruch: ses dadurch, daß sich das Innenrohr erweitert. Dieses

hat allerdings zur Folge, daß im Innenrohr uner-

Druckrohrreaktor, ausgerüstet mit Druckroh- wünschte Zugspannungen auftreten,
ren, von denen jedes aus einem Innenrohr be- 5 Der Schweizer Patentschrift 286 658 ist der Vorsteht, das von einem Mantelrohr umgeben ist, schlag zu entnehmen, die Entlastung der Innenrohre wobei durch die Innenrohre ein unter Druck ste- durch öffnungen in der Rohrwand zu bewirken, hendes Kühlmittel strömt, während die Mantel- Diese Art der Entlastung hat jedoch den Nachteil, rohre von einem flüssigen Moderator mit einem daß die heiße Druckflüssigkeit die verwendete Isoniedrigeren Druck als der des genannten Kühl- io liermasse umspült, so daß diese durch Korrosion anmittels umgeben sind, wobei ferner ein thermi- gegriffen werden kann. Darüber hinaus sind die mit sches Isoliermaterial in Korn- oder Pulverform in öffnungen versehenen Innenrohre nicht als Druckdem Raum zwischen jedem Innen- und jedem rohre verwendbar, so daß die Gesamtbelastung vom Mantelrohr allseitig dermaßen eingeschlossen ist, Mantelrohr aufgenommen werden muß, was eine Verdaß es imstande ist, den auf die Innenrohre 15 ringerung der Betriebssicherheit zur Folge hat.
durch das Kühlmittel ausgeübten Druck auf die Es ist die der Erfindung zugrunde liegende AufMantelrohre zu übertragen, dadurch ge- gäbe, einen Druckrohrreaktor der eingangs genannkennzeichnet, daß jeder dieser Räume mit ten Art zu liefern, bei dem die während des Betriebes einer Einrichtung versehen ist, mit der das ther- auftretenden Belastungen günstig auf Innen- und mische Isoliermaterial bei abgeschaltetem Reak- 20 Mantelrohr verteilt sind.

tor unter eine regelbare mechanische Vorspan- Dazu ist erfindungsgemäß jeder der Räume zwi-

nung gebracht werden kann. sehen Innen- und Mantelrohr mit einer Einrichtung

versehen, mit der das thermische Isoliermaterial bei abgeschaltetem Reaktor unter eine regelbare mecha-

25 nische Vorspannung gebracht werden kann.

Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß sich beim Aufheizen des Reaktors durch das unter Druck

Die Erfindung betrifft einen Druckrohrreaktor, stehende primäre Kühlmittel ein Spannungszustand ausgerüstet mit Druckrohren, von denen jedes aus einstellt, bei dem die Innenrohre frei von Zugspaneinem Innenrohr besteht, das von einem Mantelrohr 30 nungen sind, wohingegen die Mantelrohre eine — umgeben ist, wobei durch die Innenrohre ein unter verglichen mit dem Reaktor im kalten Zustand — Druck stehendes Kühlmittel strömt, während die höhere Zugspannung aufnehmen. Die von dem rela-Mantelrohre von einem flüssigen Moderator mit tiv kalten Moderator gekühlten Mantelrohre können einem niedrigeren Druck als der des genannten Kühl- dieser höheren Belastung gefahrlos ausgesetzt wermittels umgeben sind, wobei ferner ein thermisches 35 den. Die Innenrohre übertragen lediglich Druckspan-Isoliermaterial in Korn- oder Pulverform in dem nungen an das Isoliermaterial.

Raum zwischen jedem Innen- und jedem Mantelrohr Das verwandte Isoliermaterial besteht vorzugsallseitig dermaßen eingeschlossen ist, daß es im- weise aus Graphit, der in körniger oder pulvriger stände ist, den auf die Innenrohre durch das Kühl- Form vorliegen kann.

mittel ausgeübten Druck auf die Mantelrohre zu 40 Eine beispielsweise, bevorzugte Ausführungsform

übertragen. der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeich-

Bei Druckrohrreaktoren mit Druckrohren, die aus nung näher läutert.

einem Innenrohr und einem Mantelrohr bestehen, F i g. 1 stellt einen Vertikalschnitt durch einen

besteht im Raum zwischen diesen beiden Rohren ein Druckrohrreaktor dar;

hoher Temperaturgradient, der zu unerwünschten 45 Fig.2 zeigt in einer größeren Darstellung eine

thermischen Spannungen in den Rohrwänden führt. teilweise geschnittene Ansicht eines einzelnen Druck-

Das Innenrohr, das den die Wärme entwickelnden rohres;

Brennstoff enthält, weist nicht nur in seinem Inneren F i g. 3 ist ein Horizontalquerschnitt durch einen einen hohen Überdruck auf, sondern ist einer sehr Teil des in Fig. 2 dargestellten Druckrohres;
hohen Temperatur ausgesetzt. Das Mantelrohr dage- 50 F i g. 4 zeigt einen ringförmigen Schraubdeckel, gen ist von dem relativ kühlen Moderatormaterial der auf den mit Isolationsmaterial gefüllten Raum inumgeben, das meistens aus schwerem Wasser be- nerhalb jedes Druckrohres aufgebracht ist.
steht. Da auf das Mantelrohr nur geringe Kräfte bei Der in F i g. 1 dargestellte Reaktorkern 1 des einer relativ niedrigen Temperatur wirken, ist es im Druckrohrreaktors besteht aus einer Vielzahl von Vergleich zum Innenrohr wenig belastet. 55 U-förmigen Druckrohren 2, in denen sich mit spalt-Es ist aus »Directory of Nuclear Reactors«, barem Material gefüllte Innenrohre befinden. Die Band 4, 1962, S. 197 und 198 bekannt, dieser unglei- Druckrohre sind in einen Reaktorbehälter 3 eingechen Beanspruchung von Innen- und Mantelrohr da- setzt. Auf der Unterseite der gebogenen Druckrohre durch entgegenzuwirken, daß in dem Raum zwischen werden die an dieser Stelle angebrachten Krümmer 4 diesen beiden Rohren eine Isoliermasse eingeschlos- 60 durch Stützglieder 5 gehalten, die ihrerseits auf einer sen ist. Die Verwendung von körnigem oder pulver- mit öffnungen versehenen Lagerplatte 6 aufgebracht förmigem Graphit als eine solche Isoliermasse ist aus sind. Diese Platte ist am Umfang mit einem Ring 7 der Schweizer Patentschrift 341 918 zu entnehmen. verbunden, der an der Innenwand des Reaktorbehäl-Um jedoch Druckkräfte vom Innenrohr wirksam ters3 befestigt ist. Oben ist der Reaktorbehälter 3 auf das Mantelrohr zu übertragen, ist es notwendig, 65 durch einen Deckel 8 verschlossen, durch den Leidas Isoliermaterial allseitig einzuschließen und auf tungen 9 geführt sind, die in Verbindung mit Zufuhreinen bestimmten Druck zu bringen. Es ist daher er- und Austragleitungen 10 und 11 für das primäre forderlich, das Isoliermaterial zusammenzupressen. Kühlmittel stehen. Mit 13 sind Regelstäbe bezeich-