DE1564630C

DE1564630C - Device for cooling connec tion points of different material between the pressure pipe and the moderator vessel bottom in liquid-modulated atomic core reactors

Info

Publication number: DE1564630C
Authority: DE
Inventors: Eckhard 8521 Erlangen G21c 15 00 Steinkamp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-09-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kühlung der Verbindungsstelle unterschiedlichen Materials zwischen Druckrohr und Moderatorgefäßboden von flüssigkeitsmoderierten Atomkernreaktoren, mit einem mit Kühlmittel gefüllten Ringspalt und einer diesen Ringspalt in zwei konzentrische Ringräume teilenden Wand (vgl. das deutsche Gebrauchsmuster 1 830 496).The invention relates to a device for cooling the connection point different Material between the pressure pipe and the moderator vessel bottom of liquid-moderated atomic nuclear reactors, with one annular gap filled with coolant and one with this annular gap in two concentric ones Wall dividing annular spaces (cf. German utility model 1 830 496).

Bei Druckröhrenkernreaktoren ist es notwendig, für die Druckrohre zumindest innerhalb des eigentliehen aktiven Reaktorkernes Werkstoffe mit niederem Neutronenabsorptionsquerschnitt, z. B. Zirkonlegierungen, zu verwenden. Außerhalb dieses Bereiches geht man aus Kostengründen meistens auf billigere Stahlsorten über.In the case of pressure tube core reactors, it is necessary for the pressure tubes to be at least within the actual area active reactor core materials with a low neutron absorption cross-section, e.g. B. zirconium alloys, to use. Outside of this range, cheaper ones are usually used for reasons of cost Steel grades over.

Der Kern derartiger Reaktoren besteht dabei aus einem mit einem, flüssigen Moderator, z. B. D₂O, gefüllten Moderatortank, der von einer Anzahl der genannten Druckröhren durchsetzt wird, die im Inneren die Brennelemente enthalten. Als Kühlmittel innerhalb dieser Druckrohre können Flüssigkeiten oder auch Gase Verwendung finden. Zur Vermeidung größerer Wärmeverluste durch die Wandung des Druckrohres hindurch in den Moderator, aber auch zur Erhaltung der Festigkeitseigenschaften der Druckrohre, sind diese gegenüber dem heißen Kühlmittelstrom wärmeisoliert. Das kann z. B. durch poröse keramische Schichten oder durch stagnierende Kühlmittelschichten innerhalb einer Auskleidung dieser Rohre durchgeführt werden. Durch diese stagnierende Kühlmittelschicht wird zwar eine gewisse Wärmeisolierung erreicht, die jedoch nur unvollkommen ist. Die Druckrohre können dabei Temperaturen erreichen, die insbesondere bei den üblichen Walzverbindungen wegen der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu Undichtigkeiten führen können.The core of such reactors consists of a with a liquid moderator, z. B. D ₂ O, filled moderator tank, which is penetrated by a number of said pressure tubes which contain the fuel elements inside. Liquids or gases can be used as coolants within these pressure pipes. To avoid major heat losses through the wall of the pressure pipe into the moderator, but also to maintain the strength properties of the pressure pipes, they are thermally insulated from the hot coolant flow. This can be B. be carried out by porous ceramic layers or by stagnant coolant layers within a lining of these pipes. This stagnant coolant layer achieves a certain degree of thermal insulation, but this is only imperfect. The pressure pipes can reach temperatures which can lead to leaks, especially in the case of the usual roller joints, because of the different coefficients of thermal expansion.

Es ist Aufgabe, die eingangs genannte, bekannte Einrichtung derart auszubilden, daß sie keine wesentlich höhere Temperatur als 100° C annehmen kann, damit ihre Dichtigkeit auch während des Reaktorbetriebes gewährleistet bleibt.It is the task of the above-mentioned known device to be designed in such a way that it is not essential can assume a higher temperature than 100 ° C, so that its tightness even during reactor operation remains guaranteed.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Einrichtung dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß das Druckrohr über eine Walzverbindung mit einer Walzmuffe verbunden ist, die mit einer am Moderatorgefäßboden befestigten Schildbüchse verschweißt ist, daß der Ringspalt von der Seite des Moderatorraumes her zwischen der Walzmuffe und der Schildbüchse eingebaut ist und daß die den Ringspalt teilende Wand an ihrem unteren Rand durchbrochen ist bzw. nicht ganz bis auf den Grund des Ringspaltes reicht.This object is achieved in the above-mentioned device in that according to the invention the pressure pipe is connected to a roller sleeve via a roller joint, which is connected to a sleeve on the moderator vessel bottom attached shield sleeve is welded that the annular gap from the side of the moderator room is built forth between the roller sleeve and the shield sleeve and that the dividing the annular gap Wall is perforated at its lower edge or not all the way to the bottom of the annular gap suffices.

Diese den Ringraum teilende Wand besteht in Ausgestaltung der Erfindung in an sich bekannter Weise aus einem Folienrohr, das· sich über ausgeprägte Warzen wenigstens nach einer Seite des Ringraumes abstützt.In an embodiment of the invention, this wall dividing the annular space is known per se From a foil tube that extends over pronounced warts at least on one side of the Supports the annular space.

Die Figur zeigt in einem Ausschnitt einer derartigen Verbindungsstelle die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Elemente. Das Druckrohr aus Zirkon ist mit 2, die bereits erwähnte Wärmeisolation in seinem Inneren mit 21 bezeichnet. Das Druckrohr 2 ist an der Walzmuffe 3 durch die Walzverbindung 4 befestigt. Am unteren Ende ist die Walzmuffe 3 mit der im Moderatorboden 5 eingesetzten Schildbüchse 6 an der Stelle 62 dicht verschweißt. Für die Kühlung der Walzverbindung 4 ist nun zwischen der Walzmuffe 3 und der Schildbüchse 6 ein Ringspalt vorgesehen, der durch ein eingesetztes konzentrisches Folienrohr 7 in die Teilspalte 73 und 76 unterteilt ist. Diese Ringspalte stehen in Verbindung mit dem Moderatorraum 8 oberhalb des Moderatortankbodens und sind daher mit der Moderatorflüssigkeit, z. B. schwerem Wasser, gefüllt. Wie allgemein bekannt, wird die Moderatorflüssigkeit auf einer bestimmten konstanten Temperatur, wie z. B. 80° C gehalten und ist daher wesentlich kühler als das Druckrohr 2, durch dessen Wandung, allerdings in beschränktem Umfange, immer noch Wärme aus dem Kühlmittelstrom in den Moderator hinüberwandert.The figure shows a section of such a connection point for the present invention essential elements. The pressure tube made of zircon is with 2, the already mentioned heat insulation marked with 21 in its interior. The pressure pipe 2 is on the roll socket 3 by the roll connection 4 attached. At the lower end is the rolling sleeve 3 with the one used in the moderator base 5 Shield sleeve 6 welded tightly at point 62. For the cooling of the roller joint 4 is now between the roll sleeve 3 and the shield sleeve 6 provided an annular gap, which is inserted by a concentric Foil tube 7 is divided into partial columns 73 and 76. These annular gaps are connected with the moderator room 8 above the moderator tank bottom and are therefore with the moderator liquid, z. B. heavy water filled. As is well known, the moderator liquid is on a certain constant temperature, such as B. 80 ° C and is therefore much cooler than the pressure pipe 2, through its wall, albeit to a limited extent, still heat from the Coolant flow migrates over into the moderator.

Durch die mit Hilfe des Folienrohres 7 gebildeten beiden Ringspalte, die am unteren Ende miteinander verbunden sind, ergibt sich eine Naturumlaufströmung, da das im Teilspalt 73 befindliche schwere Wasser über die Walzmuffe 3 aus dem Kühlmittelstrom 9 etwas aufgewärmt wird. Diese wärmere Moderatorflüssigkeit wird somit nach oben steigen und normal temperierte Moderatorflüssigkeit von einem Temperaturniveau von etwa 80° C nach sich führen. Damit ergibt sich die mit 81 bezeichnete gestrichelt eingetragene Moderatorteilströmung durch die Spalte 73 und 76,· die damit für eine Kühlung der Walzverbindung 4 sorgt. Durch diese äußerst einfache Einrichtung ist es möglich, diese Verbindungsstelle auf weniger als 100° C zu halten und damit ihre Dichtigkeit sicherzustellen. Der Platzbedarf dieser Einrichtung ist äußerst gering, was auch aus der Figur hervorgeht, die etwa in natürlicher Größe gezeichnet ist. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, diese Walzverbindung 4 in das Innere des Moderatortanks zu verlegen. Dies hätte jedoch den großen Nachteil, daß durch den Stahl der Walzmuffe und der Schildbüchse im Inneren des Moderatortanks entweder beträchtliche Neutronenverluste in Kauf genommen werden müssen oder daß der Moderatortank eine größere Höhe und damit ein größeres Volumen an dem sehr teuren schweren Wasser haben müßte.Through the two annular gaps formed with the help of the foil tube 7, which are connected to one another at the lower end are connected, there is a natural circulation flow, since the heavy in the partial gap 73 Water is warmed up somewhat from the coolant flow 9 via the roller sleeve 3. This warmer moderator liquid will thus rise to the top and moderator liquid of a normal temperature Result in a temperature level of around 80 ° C. This results in the dashed line denoted by 81 registered moderator partial flow through the gaps 73 and 76, · thus for a cooling of the roller joint 4 cares. This extremely simple device makes it possible to use this connection point to be kept at less than 100 ° C and thus to ensure their tightness. The space required for this Furnishing is extremely small, which can also be seen from the figure, which is drawn approximately in natural size is. In principle, it would also be conceivable to insert this roller connection 4 into the interior of the moderator tank relocate. However, this would have the major disadvantage that the roll sleeve and by the steel the shield box inside the moderator tank either accept considerable neutron losses must be taken or that the moderator tank has a greater height and thus a greater volume of the very expensive heavy water.

Durch die Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung wird also neben der auf einfache Art sichergestellten Kühlung der Walzverbindung 4 außerdem die Bauhöhe des Moderatortanks und damit das sonst benötigte D_aO-VoIumen verringert. Da keine beweglichen zusätzlichen Einrichtungen notwendig sind, ist die große Zuverlässigkeit dieser Kühleinrichtung gewährleistet.The construction according to the present invention also reduces the overall height of the moderator tank and thus the D _a O volume otherwise required, in addition to the simple cooling of the roller joint 4. Since no additional movable devices are necessary, the great reliability of this cooling device is guaranteed.

Claims

Patent claims:

1. Device for cooling the junction of different material between Pressure pipe and moderator vessel bottom of liquid-moderated atomic nuclear reactors, with one annular gap filled with coolant and one this annular gap into two concentric ones Wall dividing annular spaces, characterized in that the pressure pipe (2) has a roller joint (4) is connected to a roller sleeve (3), which is connected to one on the moderator vessel bottom (5) attached shield sleeve (6) is welded that the annular gap from the side of the Moderator room (8) is installed between the roll sleeve (3) and the shield sleeve (6) and that the wall (7) dividing the annular gap is perforated at its lower edge or not completely extends to the bottom of the annular gap.

2. Device according to claim 1, characterized in that the dividing the annular space Wall in a manner known per se consists of a foil tube (7) which extends over pronounced Supports lugs (71) at least on one side of the annular space.

1 sheet of drawings