DE1947752C3

DE1947752C3 - Kernreaktor mit einer Zwangsumwälzung eines flüssigen Kühlmittels

Info

Publication number: DE1947752C3
Application number: DE1947752A
Authority: DE
Inventors: Olle Eriksson; Sture Gavlefors; Lars Leine
Original assignee: Allmanna Svenska Elektriska AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1968-09-24
Filing date: 1969-09-20
Publication date: 1974-08-22
Also published as: DE1947752A1; AT315308B; FR2018778B1; FI51413C; DE1947752B2; US3723247A; FR2018778A1; SE320739B; JPS4947239B1; FI51413B; CH499179A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einer Ewangsumwiilzungeines flussigen Kühlmittels, bestellend aus einem in einem Moderatorgefäß angeordneten Reaktorkern, aui einem das Modcralorgefaß mit einem rohrförmigen vertikalen Spalt umgebenden Reaktoigefäß mit einem Bodentcil. aus mehreren Kanälen unter dem Kern, die den unteren Teil des vertikalen Spalts und das Innere des Moderatorgefaßes miteinander verbinden und aus mehrcen ringförmig engeordneten Umwälzpumpen, die je einen außerhalb des eigentlichen Reaktorgefäßes angeordneten Pum fenmotor, je eine im Hodenleil d-:s Reaktorgefaßes angeordnete Durchfuhrung durchsetzende Pumpenwelle und je ein Pumpenrad aufweisen, das in einem von dem rohrförmigen Spalt zum Inneren des Modcratorgcfaßesführenden Kanal angeordnet und von einem Pumpengehäuse umgeben ist.

Wenn Lcichtvasscrsicdercaktoren hauptsächlich in der eben beschriebenen Weise mit Umwälzpumpen ausgerüstet werden, i«t der untere Teil des kreisförmigen Rückstromraumes von dem oberen durch eine wischen der Rcakl.vgefäßwand und der Wand des Moderatorgefäßes, die auch als Kernmantel bezeichnet wird, angeordneten Abdeckplatte abgegrenzt Durch diese Platte sind vertikale, zylindrische Ein· laufrohre geführt, in denen Pumpenräder hauptsächlich in der Höhe der Abdeckplatte arbeiten. Die Ein·

laufrohre sind über unter dem Pumpenrad angeordnete Leitschaufeln mit einem die Pumpenwelle umgebenden langgestreckten Lagertragrohr verbunden und können mit ihrer oberen Kante in ei»iem an der Oberseite der Abdeckplatte angebrachten Ein-

laufringgleiten. Solche bekannten Anordnungen werden beispielsweise in der Zeitschrift »Nuclear Engineering and Design« 1967, Seite 169 und in der deutschen Offenlegungsschrift 1514148 beschrieben. Diese bekannten Konstruktionen haben folgenden Nachteil: Zwischen dem Pumpenrad und dem Einlaufrohr ist ein sehr großes Spiel erforderlich, weil einerseits die Pumpe dazu neigt, sich schief zu stellen, wenn das Reaktorgefäß unter Druck gesetzt wird und zum anderen, weif die Wärmedehnung des Reaktorgefäücs und seiner innerer. Teile die Breite des Ruckstromraumes reduziert. Di.. bei der Unterdrucksetzung des ReaktordruckgefäßeL auftretenden Verformungen erfolgen nicht mit einem konstanten Proportionalitätsfaktor für alle Abmessungen, sondern

¹S bewirken eine geometrische Form, die von der ursprunglichen abweicht. Das bedeutet, daß die gegenseitige Winkellage gewisser Reaktorgefäßteik mit der Unterdrucksetzung eine Änderung erfährt. Dies fuhrt zu der eben erwähnten Schiefstellung der Wellen der Pumpenmotoren in den Durchführungen. Es ändert also das Pumpenrad seine Lage im Verhältnis zum Moderatorgefaß und zum Reaktorgefaß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunJe, einen Kernreaktor der eingangs genannten Art zu entwikkein, bei dei die Gefahr einer Berührung zwischen rotierenden und stillstehenden Teilen vermieden wird, ohne daß zwischen diesen Teilen ein sehr großes Spiel erforderlich ist.

Zur Losung dieser Aufgabe wird ein Kernreaktor

:° der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß entweder das Pumpengehäuse starr mit der Wellendurchfuhrung verbunden und gegen das Moderatorgefäß nachgiebig abgedichtet ist oder daß ein mit der WeI-lendurchfuhrung starr verbundenes Leitschienengehausc vorhanden ist, dessen einer Teil gegen eine umgebende, au dem Moderalorgefäß starr befestigte kreis/vlindrisehe Wand nachgiebig gedichtet ist, wobei diese Wand ein Teil des das Leitschicncngehause umgebenden Pumpengehäuses ist. Durch diese Anordnung kann die schädliche Wirkung der Ouerstel-Uing der Pumpenmotorwellen durch die Nachgiebigkeit eines umgebenden Leitrohres verhindert werden. Nach eine· Ausführungsfonn der Erfindung ist jedes Pump'.'iigchiiuse am Moderatorgefaß mittels einer Schweißnaht starr angebracht und zumindest mittel-'iar gegen viie zugehörige Wellciidurchfuhrurig durch eine Spalt-, Labyrinth- oder Kolbcnringdichtung flexibel abgedichtet. Bei dieser Ausführungsform kön-

6c neu die Pumpengehäusi* /.u einem ringförmigen Verteilerkasten mit Zwischenwänden zwischen den einzelnen. Pi'mpcnrädern zusammengefügt sein. Die starre Verbindung des Leitschienengehäuses mit der Wellendurchführung erfolgt über einen zweiten Teil des Leitschienengehäuses, und das Leitschienengehäuse enthält Leitschienen, die die Leitschienengehäusi· verbinden, wobei das zweite Gehäuseteil als stul/enartiee Fortsetzung der Wrllcniliirrhfiilinniu

ausgebildet ist, und daß mindestens eine flexible Dichtungsanordnung zwischen dein l'umpcngchausc und dem Lcitschicncngehäuse angeordnet ist. Das Lcitschicncngchäuse ist an der Wcllcndurchfiihriing - vorzugsweise mittels eiiv.r Spannanordnung starr angebracht.

Nach einer anderen Aiisfiihrungsfonn der I ·! rf inching ist jedes Pumpengehäuse an der zugehörigen Wclicndurchführungstarr angebracht, /. M. mittels einer Schweißnaht oder einer Spannanordmmg. und pe gen das Moderatorgefäß, z.H. über eine ringförmige Membran mit gekrümmtem Querschnitt, flexibel abgedichtet.

Bei beiden Ausfuhrungsformen bildet die Spannanordnung vorteilhaft einen Teil der Wellendurch führung und enthält ein die Pumpenwelle koaxial umgebendes und die Reaktorgefäßwand durchciuercndcs Rohr, dessen beide Enden mit radial hcrnusragcndcn Organen versehen sind, z. B. einer Mutter und einem Flansch oder auch zwei Muttern. Wenigstens das eine radial herausragende Organ (die Mutter) ist von ihrem Rohrende entfernbar und axial gegen das andere radial herausragende Organ (den Flansch) zum Finstcllen einer Vorspannung in dem Rohr bewegbar angeordnet. F.s ist zweckmäßig, in dem mit der Mutter versehenen Rohrende innen eine Nute anzuordnen, die einen Angriffspunkt für ein Zugorgan bietet, durch das das Rohr um einen gewissen Betrag gedehnt werden kann, bevor die Mutter bis /um Anschlag eingeschraubt wird, um so eine bestimmte Vorspannung im Rohr zu erhalten.

Werden die Pumpcnwcllen im wesentlichen vertikal angeordnet, so können mit besonderem Vorteil die Spannanordnungen auch z.um Festspannen des unteren Teils des Moderatorgefäßes am Bodenteil des Reaktorgefäßes benutzt werden. Es ist in diesem Fall zweckmäßig, daß das Moderatorgefäß mit einem unteren Flansch verschen ist. der von den Spannanordnungen über Verbindungsorgane. z.B. in der Form von relativ steifen, aber federnden Elementen, mindestens mittelbar am Bodenteil des Reakiorpefäßes festgeklemmt wird. Diese Anordnung bietet eine ν >nfaehc Demontage zur Überwachung der inneren Teile und des Bodens des Reaktorgefäßes.

Hs ist zweckmäßig, eine Dichtungsanordnung zwisehen dem Pumpenrad und der WoHcndurchfü'hrung anzuordnen, die bei abgepelltem Reaktor und stillstehendeT Pumpenwelle die Abdichtung der Welle bei der Demontage des Pumpenmotor.s bewirkt.

Aus Sicherheitsgründen ist es weiter /weckmäßig, daß die Pumpenwclle mit einem zwischen dem Pumpenrad und der Wellendurchfiihrung angeordneten Flansch versehen ist, der bei einem Unfall das ! ferausdriickcn der Pumpenwclle aus de; Wellendurchfiihrung verhindert.

Vorteilhaft ist dci Pumpenmotor so ausgebildet, daß er im Kühlmittel arbeiten kann, und in einem als Druckgefäß ausgeführten Motorgehäuse eingeschlossen ist. das durch einen zwischen der WeUcndurchfüh rung und der Pumpenwellc angeordneten sehmalen rohrförmigen Spalt in Dittckverbindung mit dem Reaklorgchä'use sieht. Vorzugsweise ist die Pumpenwclle dabei in mindestens zwei im Motor liegenden Lagern gelagert. In dion-t Ausführungsform ist das Problem, eine zufriedenstellende Abdichtung der Pumpenwelle gegenüber ihrem Clehäuse zu erhalten, gelöst.

In den zuvor beschriebenen Ausfüfiruncslormcn der Erfindung beeinflußt ein I.interdrucksetz.cn des Reaktorgefäßes mit der Folge, daß sich die Pumpen schiefstcllen. mir unbedeutend oder überhaupt nicht ilen Spalt /wischen dem Pumpenrad und dem Pum-

s pengehäiise oder in einer anderen Ausführungsform dem l.eitschiencngehäuse. Der Wirkungsgrad der Pumpen iVi bei diesen Ausführungsformcn ganz unempfmd'ich gegenüber Wärmedehnungen des Rcak lorgefäßcs und der inneren Teile, die die Breite des Rückströmraurnes verkleinern.

Mehrere Ausfiihriingsbeispiclc der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch einen

•5 Kernreaktor.

Fig. 2a bis 2f schematisch in teilweisem Längsschnitt sechs verschiedene Einbauanordnungen für interne Umwälzpumpen.

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine interne Dmwälzpumpe.

Fig. 4 in tcilwciscm Längsschnitt Einzelheiten der Durchführung der Pumpenwellc,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Pumpengehäuses nach Fig. 3,

^a5 Fig. 6 ein. .n Längsschnitt einer alternativen Ausführung einer internen Umwälzpumpe.

Fig. 7 teilweise im Längsschnitt eine alternative Ausführung von Einzelheiten der Wellcndurchführung.

Fig. 8 einen Längsschnitt einer alternativen Befestigung des Pumpengehäuses,

Fig. 9 den Schnitt IX-IX in Fig. 8. Fig. IO einen teilweisen Längsschnitt einer Ausführung, in der die Pumpcngehäusc zu einem ringföi -

3S migen Verteilerkasten zusammengebaut sind,

Fig. !! schematisch den Verteilerkasten in einer teilweise aufgeschnittenen perspektivischen Ansicht und

Fig. 12 einen teilweisen Längsschnitt einer alternativcn Ausführung für gleichzeitiges Festspannen des Pumpengehäuses und clcs Moderatorgefäßes.

Der in Fig. 1 gezeigte Kernreaktor ist ein Lcichtwnssersiedereaktor mit interner Dampftrennung und Zwangsumwälzung. Der Reaktor hat einen Rcaktordruckgefäß 1 mit einem Bodenteil 2 und einem Dekkel 3. Das Reaktorgefäß 1 steht auf Stützen 18 und umgibt ein Moderatorgefäß 4 und einen Kcrnübcrhau 5. In dem Moderatorgefa'ß 4 ist der Reaktorkern 6 angeordnet und umfaßt mehrere vertikale Brennstoffkassetten 7, die aus parallelen Brennstoffstäben aufgebaut sind, die einen keramischen Brennstoff. z.B. LJO-Tablctten, in einer Brennstoffhülsc einhalten. In der gezeigten Aiisfiihrungsform stehen die Brcnmioffkasseticn 7 auf einem Kernboden Sund werden oben von einem Kerngitter 9 gestützt. Der Kcrnüberbau 5 enthält Dampfseparatoren, deren unlere Finden mit 10 bezeichnet sind, sowie Dampftrockner und ist lösbar am Moderatorgefiiß 4 befestigt. Der gebildete, gesättigte Dampf verläßt das

fio Reaktordruckgefäß 1 durch die Anschlüsse 11. Zum Regeln der Reaktivität des Reaktors dienen mehrere Steuergeräte 12. die je einen Antriebsmotor 13. einen Steuergerätstutzen 14, ein Leitrohr 15 und einen Sicuerstab enthalten. Die Steuergeräte 12 erstrecken sich durch das Bodenteil 2 des Reaktorgefäßes bis in den Reaktor.

Das in den Dampfseparatoren und Dampftrocknern kondensierte Wasser wird nach unten zu einem

hi der Höhe des oberen Endes des Kerns angeordneten Speisewasserschirm 16 geleitet, wo es mit zugeführtem Speisewasser vermischt wird. Das Kühlwasser fließt von dort nach unten in einen zwischen dem Re-•ktorgcfiiß 1 und Moderatorgefäß 4 angeordneten achmalcn, kreisförmigen und vertikalen Rückströmfiium 17, wird dann von den Pumpen 19 in den unteren Teil des Moderatorgefäßes 4 gepumpt, um dann von Heuern durch den Kern 6 aufzusteigen. Jede Pumpe Umfaßt einen Pumpenmotor 20, eine Pumpenwelle fl, die durch eine im Bodenteil 2 des Reaktorgefäßes Ungeordnete Wcllendurchführung 22 geführt ist, ein Pumpenrad 23 und ein Pumpengehäuse 24.

Einige Alternativen der Befestigungs- und Abdichllmgsmöglichkeiten des Pumpengehäuses 24 sind aus ic η F i g. 2 a bis 2 f zu ersehen.

Die F i g. 2 a bis 2 c zeigen Ausführungsformen, bei denen das Pumpengehäuse 24 am Moderatorgefäß 4 durch eine Schweißnaht starr angebracht und gegen die Wellendurchführung 22 mittels eines schmalen Ipaltes 25 flexibel abgedichtet ist. das Moderatorgefiiß 4 ist in F i g. 2 a des Reaktorgefäßes angeschweißt.

Fig. 2b unterscheidet sich von Fig. 2a dadurch, daß das Moderatorgefäß mit einem unteren Flansch 16 versehen ist, der am Bodenteil 2 des Rcaktorgefiitcs festgeschraubt ist. Außerdem sind im Moderatorgcfäß 4 kreisförmige Löcher 27 angeordnet. In diese lind mit tinem Kragen versehene, ebenfalls kreisförmige Abdeckplatten 28 und in diese wiederum die Auslaufe der Pumpengehäuse 24 eingeschweißt. Dies erleichtert die Montage des Pumpengehäuses 24.

In Fig. 2c ist eine Ausführung gezeigt, in der die Fumpengehäuse 24 zu einem am Moderatorgefäß 4 festgeschweißten Verteilerkasten zusammengebaut sind, der eine äußere und eine untere Wand 24', eine obere Wand 24" mit kreisförmigen Löchern, die unbedeutend größer als der Durchmesser des Pumpenrades 23 sind, und Zwischenwände 24'" zwischen den Pumpenrädern 23 hat.

Die innere Wand wird durch das Moderatorgefäß 4 gebildet und ist mit vielen Löchern 29 versehen. Der Einlauf der Löcher 29 hat abgerundete Kanten, und der Auslauf ist durch kurze rohrähnliche Vorsprünge 30 verlängert. Auch in diesem Fall ist das Moderatorgefäß 4 am Bodenteil 2 des Reaktorgefäßes festgeschraubt.

Der Druckunterschied zwischen dem Einlauf und ilcm Auslauf des Pumpengehäuses beträgt etwa 2 bar. Bei Ausfall des elektrischen Stromes eines der beispielsweise acht Pumpenmotoren wird deshalb Wasser rückwärts durch das Pumpengehäuse herausgepreßt und versetzt dabei die Pumpenwelle in falscher Richlung in Drehung. Die Drehzahl darf auch in diesem Fall die maximal zulässige Pumpendrehzahl nicht überschreiten. Um dies zu gewährleisten, müssen die Slrömungsvcrluste der Rückwärtsströmung größer sein als die der Vorwärtsströmung. Die Löcher 29, die einen abgerundeten Einlauf und einen durch kurze rohriihnliche Vorsprünge 30 verlängerten Auslauf haben, sind eine von mehreren Möglichkeiten, diese genannte Forderung zu erfüllen.

F i g. 2 d bis 2 f zeigen Ausführungen, in denen das Pumpengehäuse 24 an der Wellendurchführung 22 starr angebracht und gegen das Moderatorgefäß 4 mittels einer ringförmigen Membran 31 mit gekrümmtem Querschnitt flexibel abgedichtet ist. Wie auch in F i g. 2 b ist an den Ausläufen des Pumpengchiiuses 24 eine kreisförmige Abdeckplatte 28 angeschweißt, die mit einem Kragen versehen ist, der wiederum in kreisförmige Löcher 27 im Moderatorgcfäß 4 eingeschweißt ist. Die Membran 31 ist zwischen dem Kragen und der eigentlichen Abdeckplatte 28 angeordnet.

In Fig. 2d ist das Pumpengehäuse 24 an der WeI-lcndurchführung 22 und das Moderatoigcfäß 4 am Modenteil 2 des Reaktorgefäßes 1 fesigeschweißt, während in Fig. 2c das Pumpcngehäu'.e 24 an der Wellendurchführung 22 mittels eines Einspannrohres 32 festgespannt und das Moderatorgefäß 4 mit seinem Flansch 26 am Bodenteil 2 des Reaktorgefäßes festgeschraubt ist. In Fig. 2 f sind sowohl das Pumpengchäusc 24 als auch das Moderatorgefäß 4 durch das

'5 Einspannrohr 32 festgespannt. Die Spannkraft wird über zwischcnlicgende Organe zum Flansch 26 übertragen.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung geht aus den Fig. 3 bis 5 hervor. Die Wellcndurch-

»° führung 22 enthält hier ein durchgehendes Rohr 33. dessen inneres Ende am Bodenteil 2 des Reaktorgefäßes mit Schweißnähten 34 angeschweißt ist. Das Außenende des Rohres 33 ist als Flansch 35 ausgebildet, und das Reaktorgefäß 1 ist innen mit rostfreiem Stahl 36 ausgefüttert. An dem Flansch 35 ist ein Motorgehäuse 37 festgeschraubt. Das Motorgehäuse 37 ist als Druckgefäß ausgebildet und hat an seinem unteren Ende einen Deckel 38, der den eigentlichen Pumpenmotor 20 trägt. Der Motor 20 kann in das

3« Motorgehäuse 37 als Einheit eingeführt werden und enthält einen am Deckel 38 befestigten Stator 39 mit einer Statorwicklung 40 und einen Rotor mit einer rohrförmigen Rotorwelle 41, dessen Rotorwicklung 42 kurzgeschlossen ist. Der Rotor ist in einem unteren kombinierten Radial- und Axiallager 43 und einem oberen Radiallager 44 gelagert. Der Pumpenmotor arbeitet im zirkulierenden Kühlwasser, das unter R"-aktordruck steht und eine Temperatur aufweist, die verhindert, daß der Motor eine Maximaltemperatur

(z. B. 60° C) überschreitet. Der Kühlwasserkreis enthält einen Wärmetauscher 45. Die Pumpenwelle 21 reicht durch den ganzen Rotor hinab bis in die unter dem kombinierten Radial- und Axiallager 43 angeordnete Kupplung46, die den Rotor mit der Pumpen-

welle 21 verbindet. Die Pumpenwelle 21 ist in ihrem oberen Teil hohl.

Das in Fig. 3 gezeigte Pumpenrad 23 ist vom sogenannten »mixed-flow«-Typ und hat eine Nabe 47, von der eine Anzahl Flügel 48 ausgehen, die an ihren

Außenkanten mit einer ringförmigen Profilschiene 49 verbunden sind. Die Nabe 47 ist in ihrem oberen Teil als Greifknopf 50 als Angriffspunkt für ein Greif- und Hebewerkzeug ausgeführt, das nach dem Auskuppeln der Wellenkupplung 46 die Pumpenwelle 21 gerade

aus dem Rückströmraum 17 herausziehen kann.

Das Pumpenrad 23 ist von einem Leitschienengehäuse 51 mit einem oberen, äußeren Gehäuseteil 52 einem unteren, inneren Gehäuseteil 53 und Leitschienen 54 umgeben, die die Gehäuseteile 52 und 53 mileinander verbinden. Das Leitschienengehäuse 51 is^! an der Wellendurchführung 22 durch das Einspann rohr 32 starr befestigt.

Das Pumpengehäuse 24, das im einzelnen in F i g. f dargestellt ist, umgibt das Leitschienengehäuse 51 um

ist am Moderatorgefäß 4 mit dem Auslauf des Pum pengehäuses 24 mit einer Schweißnaht 55 verbunden Der Spalt zwischen dem Pumpengehäuse 24 und den Leitschienengehäuse 51 ist mit Kolbenringen 56, ζ. Λ

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aus Graphit abgedichtet, die im Lcitschicncngehäuse 51 angeordnet sind.

Die Pumpcnwelle 21, die in den Motorlagern 43 und 44 gelagert ist, ist am oberen Teil vom Einspannrohr 32 umgeben vnd von diesem durch einen schmalen rohrförmigen Spalt 57 getrennt, der die Druckverbindung zwischen dem Reaktorgefäß 1 und dem Motorgehäuse 37 bildet. Das Einspannrohr 32 ist in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform an seinem unteren Ende mit einem äußeren Gewinde 59 für eine Mutter 60 und mit einer inneren Nute 61 versehen. Um das Anziehen und Lösen der Mutter 60 zu erleichtern, ist sie an der dem Motor zugekehrten Seite mit Zähnen 62 versehen. Die Nute 61 ist für den Angriff eines Zugorgans vorgesehen, das das Rohr 32 um einen gewissen Betrag dehnt, anschließend daran wird die Mutter 60 bis zum,Anliegen am Motorgehäuse 37 eingeschraubt und dann das Zugorgan abgekoppelt. Durch diese Art der Montage der Mutter 60 wird eine vorausbestimmbarc Vorspannung im Rohr erhalten.

Die Pumpenwelle 21, die in Fig. 4 in ihrer Betriebslage gezeigt ist, kann bei der Demontage des Pumpenmotors einige Millimeter gesenkt werden, so daß bei abgestelltem Reaktor und stillstehender Pumpcnwelle ein auf der Pumpenwclle angeordneter Flansch 63 auf einem im oberen Teil des Einspannrohrcs 32 angeordneten Dichtungsring 64 aufliegt und so den Spalt 57 gegen das Reaktorgefäß abdichtet. Es ist dabei notwendig, das Motorgehäuse 37 durch eine Drainagcleitung im Boden des Motorgehäuses zu entleeren. Der Flansch 63 ist so stabil ausgeführt, daß dieser bei einem Rcaktorunfall verhindert, daß die Pumpenwelle 21 durch die Wellendurchführung 22 herausgedrückt wird. Der untere Teil 53 des Leitschienengehäuses hat einen nach innen gerichteten Flansch 65,der von dem Flansch 58 des Einspannrohres gegen die Wellendurrhführung geklemmt wird, und ist mit Dichtungsringen versehen.

Während in Fig. 4 das Moderatorgefäß mit Schrauben fest am Bodenteil des Reaktorgefäßes angebracht ist, wird in Fig. 3 das Einspannrohr 32 auch für die Befestigung des Moderatorgehäuses benutzt. Am unteren Teil des Moderatorgefäßes 4 ist ein Flansch 26 angeschweißt. An diesem Flansch 26 ist wiederum eine winkclrecht gebogene Blattfeder 66 angeschweißt. Das freie Ende der Blattfeder ist als Ring 67 ausgebildet und zwischen dem Flansch 65 des Leitschienengehäuses und der Wellendurchführung festgeklemmt. In dieser Ausführungsform kann das Innere des Reaktorgefäßes zusammen mit den Teilen, die um die Wellendurchführungen liegen, leicht für eine vollständige Inspektion freigelegt werden.

Die Ausführungsformen nach Fig. 6 und 7 entsprechen der in Fi g. 2 f gezeigten, sind aber ausführlicher dargestellt. Sie stimmen in vielen Punkten mit der in Fi g. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform übercin, so daß im folgenden nur die Abweichungen von dieser beschrieben werden.

In Fig. 6 ist das Pumpengehäuse knieförmig und mit dem Einspannrohr 32 starr an der Wellcndurchfiihrung befestigt. In diesem FaSl haben die Mutter 60 und der Flansch 58 ihren Platz getauscht. Es ist auch möglich, den Flansch 58 gegen eine Mutter auszutauschen, so daß beide Enden des Einspannrohrcs mit Muttern versehen sind. Das Pumpengehäuse 24 liegt oberhalb eines Metallringes 68 an der Wellen-, durchführung an. Dieser Zwischenring 68 ist an einer großen kreisförmigen Schiene 69 befestigt, in der mehrere in der Höhe einstellbare Organe, z. B. sperrbare Schrauben, angeordnet sind, mit denen der Anpreßdruck an den Flansch 26 des Moderatorgefäßes geregelt werden kann.

Das Pumpengehäuse ist über die Membran 31 mit ihrem gekrümmten Querschnitt gegen das Moderatorgefäß 4 abgedichtet, wie es bereits vorher für die Fi g. 2 f beschrieben ist, und hat im wesentlichen dasselbe Aussehen wie das in Fig. 8 und 9 gezeigte. Die Pumpenräder sind vom »axial-flow«-Typ.

In Fig. 7 ist die Pumpcnwelle 21 in ihrer unteren Lage, d. h. in ihrer Abdichtungslage, gezeigt. Die Abdichtung des Spaltes 57 geschieht in diesem Fall da-

•5 durch, daß ein axial beweglicher Dichtungsring 70 am Flansch 58 des Einspannrohres 32 anliegt. Der Flansch 63 drückt auf ein nach innen ragendes Teil des Dichtungsgchäuses 71, das einen Dichtungsbalg 72 umgibt, dessen unteres Ende am Dichtungsring 70

»° befestigt ist. Der Balg 72 dichtet die Oberseite des Dichtungsringes 70 ab. Das Dichtungsgehäusc 71 verhindert zusammen mit dem Flansch 63 ein Herausdrücken der Pumpenwclle 21 durch die Wellendurchführung bei einem Unfall.

^a5 Die Fig. 8 und 9 zeigen die Ausbildung des Pumpengehäuses 24 in der in Fig. 2d gezeigten Befestigungsform. Die Wellendurchführung enthält einen inneren Rohrstutzen 22', an dem das Pumpengehäuse 24 mit einer im Pumpengehäuse gelegenen Schwciß-

naht 73 angeschweißt ist.

Die Fig. 10 und 11 bezichen sich auf die in F i g. 2 c gezeigte und bereits beschriebene Ausführungsform, bei der die Pumpengehäuse 24 zu einem ringförmigen Verteilerkasten zusammengebaut sind, der am Mode-

ratorgcfäß 4 angeschweißt und mit Zwischenwänden 24" versehen ist. Die obere Begrenzungswand 24" des Verteilerkastens hat ein Loch 74 mit einem Kragen

75 für jedes Pumpenrad 23. Wie aus der Fig. K) zu ersehen ist, hat die äußere Begrenzungswand 24' keine

gleichmäßige Krümmung, sondern ist bei jeder WeI-lcndurchführung eingedrückt.

Wie in der Ausführungsform nach Fig. 3 findet auch hier ein fest eingespanntes Leitschienengehiiuse 51 mit Kolbenringdichtungcn 56 Verwendung, von

denen die oberen das Gehäuse gegen den Kragen 75 und die unteren das Gehäuse gegen die Begrenzungswand 24' abdichten. Die übrigen Einzelteile sind schon in Zusammenhang mitFig. 2c und Fig. 3. auf die verwiesen wird, beschrieben worden.

Fig. 12 zeigt eine alternative Einspannung des Moderatorgefäßes 4 am Bodenteil 2 des Reaktorgefäßes und ist teilweise eine Kombination der Ausführungen nach Fig. 3 und Fig. 6. Auch in Fig. 12 ruht das Pumpengehäuse 24 auf einem Zwischenring 68,

und eine in einem Winkel gebogene Blattfeder 66 überträgt die Vorspannung des Einspannrohres 32 auf den Flansch 26 des Moderatorgefäßes. Die Blattfeder 66 ist am Zwischenring 68 angeschweißt oder in anderer Weise befestigt. Der Flansch 26 liegt am Reaktorgefäß über einen großen kreisförmigen Dichtungsring

76 auf, was eine gewisse Flexibilität der Einspannung des Moderatorgefäßes ergibt.

Eine andere Ausführunßsform des Pumpengehäuses ist eine, die am ehesten als »Hosen«-Typ bezeichnet werden kann. Das Pumpenrad arbeitet dabei in Höhe mit dem »Hosenbunde, uik¹ die Ausströmung erfolgt durch die beiden »Hosenbeine«, die einen gewissen Winkel zueinander bilden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 ■ Kernreaktor mit einer Zwangsumwälzung eines flüssigen Kühlmittels, bestellend aus einem in einem Moderatargefäß angeordneten Reaktorkern, aus einem das Moderatorgefäß mit einem rohrförmigen vertikalen Spalt umgebenden Reaktorgefäß mit einem Bodenteil, aus mehreren Kanälen unter dem Kern, die den unteren Teil des vertikalen Spalts und das Innere des Moderatorgefäßes miteinander verbinden und aus mehreren ringförmig angeordneten Umwälzpumpen, die je einen außerhalb des eigentlichen Reaktorgefäßes angeordneten Pumpenmotor, je eine eine im Bo- ^ldenteil des Reaktorgefäßes angeordnete Durchfuhrung durchsetzende Pumpenweile und je ein Pumpenrad aufweisen, das in einem von dem rohrförmigen Spalt zum Inneren des Moderatorgefäßes fügenden Kanal angeordnet und von einem Pumpengehäuse umgeben ist, d ad u r ch gekennzeichnet, daß entweder das Pumpengehäuse (24) starr mit der Wellendurchführung (22) verbunden und gegen das Moderatorgefäß (4) nachgiebig abgedichtet ist oder daß ein mit der ¹S Wellendurchführung (22) stavr verbundenes Leitschienengehäuse (Sl) vorhanden ist, dessen einer Teil (52) gegen ein umgebende an dem Moderatorgefäß (4) starr befestigte kreiszylindrische Wand (75) nachgiebig gedichtet ist, wobei diese 3< > Wand (75) ein Teil des das Leitschienengehäuse (51) umgebenden Pmnpeng^näuses (24') ist.

2. Kernreaktor nach Anspr ich 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pumpengehäuse (24) mit einer Schweißnaht am Moderatorgefäß (4) starr angebracht und zumindest mittelbar gegen die zu- !ehörige Wellendurchführung (22) durch eine palt-, Labyrinth- oder Kolbendichtung (25, 26) flexibel abgedichtet ist.

3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpengehäuse (24) zu e<item ringförmigen Verteilerkasten (24', 24") mit Zwischenwänden (24"') zwischen den einzelnen Pumpenrädern (23) zusammengefügt sind.

4. Kernreaktor nach Anspruch 3, dadurch ge- *5 kennzeichnet, daß die Kanäle von dem Verteilerkasten zum Inneren des Moderatorgefäßes (4) aus mehreren Löchern (29) bestehen, deren Einlaufe abgerundet und deren Auslaufe als kurze und von der Innenwand des Moderatorgefäßes (4) heraus- 5« ragende Rohrenden (30) ausgebildet sind.

5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung des Leitschienengehäuses (51) mit der Wellendurchführung (22) über den zweiten Teil (52) des Leitschienengehäuses erfolgt, daß das Leit-•chienengehäuse Leitschienen (54) enthält, die die Leitschienengehäuse (52 und 53) verbinden, wobei das zweite Gehäuseteil (53) als stutzenartige Fortsetzung der Wellendurchführung (22) ausgebildet ist, und daß mindestens eine flexible Dichtungsanordnung (56) zwischen dem Pumpcngchäuse (24) und dem Leitschicncngehätise (51) angeordnet ist.

6. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitschienengehäuse (51) mittels einer Spannanordnung (32) starr an der Wellendurchführung (22) angebracht ist.

7. Kernreaktor nach Anspruch 1, bei dem jedes Pumpengehäuse an der zugehörigen Wellendurchführung starr angebracht und gegen das Moderatorgefäß flexibel abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Abdichtung gegen das Moderatorgefäß (4) aus einer ringförmigen Membran (31) mit gekrümmtem Querschnitt besteht.

8. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pumpengehäuse (24) an der zugehörigen Wellendurchführung (22) mittels eines Sthweißverbandes (73) starr angebracht ist.

9. Kernreaktor nach Anspruch K, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellendurchführung (22] einen inneren Stutzen (22') enthält, und dei Schweißverband (73) in das Pumpengehäuse (24] und an das Ende des Stutzens (22) verlegt ist.

10. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pumpengehäuse (24) an der zugehörigen Wellendurchführung (22) mittels einer Spannanordnung (32) starr angebracht ist.

11. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 6 und K), dadurch gekennzeichnet, daß die Spannanordnung (32) einen Teil de* Wellendurchführung (22) bilciet und aus einem die Pumpenwelle (21) koaxial umgebenden und die Reaktorgefäßwand (2) durchquerenden Rohr (32) besteht, dessen beide Enden mit radial herausragenden Organen (58,60) verschen sind, von denen wenigsten* das eine (60) von seinem Rohrende entfernbar und gegen das andere radial herausragende Organ (58) zur Einstellung einer gewünschten Vorspannung axial verschiebbar angeordnet ist.

12. Kernreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das eine radial herausragende Organ eine Mutter (60) ist, die ir ein auf dem zugehörigen Rohrende angeordneter Außengewinde (59) eingreift.

13. Kernreaktor nach Anspiuch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das andere radial herausragende Organ ein (ester Flansch (58) ist.

14. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mil der Mutter (60) versehenen Rohrende innen eint Nute (61) als Angriffspunkt für ein Zugorgan an geordnet ist, durch das das Rohr (32) um einer gewissen Betrag gedehnt werden kann, bevor die Mutier (60) bis zum Anschlag eingeschraubt wird um so eine bestimmte Vorspannung im Rohr (32; zu erhalten.

15. Kernreaktor nach einem der Ansprüche f und 10 bis 14*bei dem die Pumpcnwcllcn im wc sentlichcn ver!ikal angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Moderatorgefäß(4) mit ei nem unteren Flansch (26) versehen ist, der vor Spannanordnungen (32) über Vcrbindungsorgant (66 oder 68) zumindest mittelbar am Bodentci (2) des Reaktorgefäßes festgeklemmt wird.

16. Kernreaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Vcrbindungsorgar mindestens ein steifes federndes Element (66 enthält.

17. Kernreaktor nach Anspruch 16, bei dem du Lcitschienengchäusc starr mit den Wellendurch führungen verbunden sind, dadurch gekcnnzeich net, daß jedes federnde Element (66) aus eine

steifen gebogenen Federzunge (66) besteht, die auf den Flansch (26) des Moderatorgeftißes druckt und mit einem an der Spannanordnung (32) festgeklemmten Ring (67) gehalten ist.

IH. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Pumpenrad (23) und der Wellendurchführung

(22) eine Dichtungsanordnung (63, 64 oder 70, 7!) angeordnet isJ, die bei abgestelltem Reaktor und stillstehender Pumpenwelle (21 > zur Abdichtung der Welle (21) gegenüber dem Moderatorgefäß (4) bei der Demontage des Pumpenmotors (20) dient.

19. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (21) mit einem zwischen dem Pumpenrad

(23) und der Wellendurchführung (22) angeordnetem Flansch (63) versehen ist, der bei einem Unfall das Herausdrücken der Pumpenwelle (21) aus der Wellendurchführung (22) verhindert.

20. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenmotor (20) so ausgebildet ist, daß er vom Kühlmittel umgeben und in einem als Druckgefäß ausgebildeten Motorgehäuse (37) eingeschlossen ist. das durch einen zwischen der Wellencurchfuhrung (22) und der Pumpenwelle (21) angeordneten schmalen rohrförmigen Spalt (57) in Druckverbindung mit dem Reaktorgefaß (I) steht.

21. Kernreaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (21) in mindestens zwei Lagern (43, 44) gelagert ist. die im Motor (20) liegen.

22. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Pum penwelle (21) in einer rohrförmigen Rotorwelle (41) durch den Pumpenmotor (20) hindurchgeführt und mit dieser Rotorwelle (41) mit ihrem dem Reaktordruckgefäß (1) abgewandten Ende mittels einer Kupplung (46) verbunden ist.