DE1958670A1

DE1958670A1 - Stutzen fuer Druckbehaelterdeckel von Atomkernreaktoren

Info

Publication number: DE1958670A1
Application number: DE19691958670
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl-Ing Bazant; Horst Dipl-Ing Dr Cerjak; Manfred Scholz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-11-22
Filing date: 1969-11-22
Publication date: 1971-06-09
Also published as: SE362525B; JPS5117671B1; GB1292069A; NL7015068A; RO55823A; FR2069737A5; NL170572B; AT311508B; CH514915A; DE1958670B2; CA921624A; US3834740A

Description

Stutzen für Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren

Bei der Verbindung von Durchführungsstutzen für Brennelemente und Steuerstabantriebe im Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren werden an die Dichtigkeit und Beständigkeit gegenüber allen auftretenden Belastungen und Spannungen höchste Anforderungen gestellt. Nach den bisher bekannten Verfahren werden die Stutzen, die aus Inconel oder einem anderen Werkstoff bestehen, nur in den oberen Bereich des Deckels eingeschraubt. Die Verbindung vom Stutzen zur Unterseite des Deckels bzw. bis zur Plattierung wird bei diesem Verfahren durch ein Auskleidungsrohr hergestellt, das nach Einschrauben bzw. Einschrumpfen des Stutzens in diesen und in die DurchführungsÖffnung des Deckels eingewalzt wird. Dieses Auskleidungsrohr ist dann am unteren Ende mit der Plattierung auf der Innenseite des Deckels verschweißt. Diese Verbindung von Stutzen und Deckel bedingt jedoch erhebliche fertigungstechnische Schwierigkeiten, da das Auskleidungsrohr erst nach Einbau des Stutzens eingebracht werden kann. Darüber hinaus bereitet die dichte Anlage des Auskleidungsrohres an dem Deckelmaterial wegen der unterschiedlichen Werkstoffe und der dadurch bedingten unterschiedlichen Wärnieausdehnungskoeffizienten erhebliche Schwierigkeiten, ebenso wie die Dichtigkeit zwischen unterem Ende der Auskleidung und Innenplattierung des Deckels. Außerdem ist eine Nachbearbeitung der Stutzen und meist auch ein Nachglühen des gesamten Deckels mit den eingebauten Stutzen erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion zu schaffen, die eine einwandfreie Verbindung von Deckel und Stutzen gewährleistet. Außerdem soll sichergestellt werden,

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daß der Stutzen vor Einbau in den Deckel fertig "bearbeitet werden kann und in jedem Pail leicht austauschbar ist.

Die Erfindung besteht dabei darin, daß der Stutzen zumindest im Bereich der Deckeldurchführung aus einem mit einem austenitischen Auskleidungsrohr versehenen Verbundrohr besteht, das angenähert bis zur Unterseite des Deckels durch diesen hindurchführt und mit der Innenplattierung des Deckels verschweißt ist.

Zur Verbindung von Verbundrohr und Innenplattierung des Deckels bestehen zwei verschiedene Möglichkeiten: Es ist einmal möglich, daß die Unterkante des Verbundrohres entsprechend der sphärisch gewölbten Innenseite des Deckels mit dieser abschließt und über eine die Unterseite des Verbundrohres und die benachbarte Zone der Deckelplattierung überdeckende Auf'tragsschweißung mit der Plattierung verschweißt ist.

Die andere Möglichkeit besteht darin, daß das Verbundrohr einen ebenen, senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Abschluß mit einer austenitischen Vorschuhung aufweist und die Verbindung zur Innenplattierung des Deckels über eine ringförmig in die Deckelbohrung eingezogene Plattierung hergestellt ist.

Die Vorschuhung an der Unterkante des Stutzens besteht dabei aus dem gleichen Material wie das Auskleidungsrohr. Es ist somit möglich, den Stutzen vor Einbau in den Deckel fertig zu bearbeiten. Das Einschweißen der Stutzen bereitet ebenfalls keine Schwierigkeit mehr, da das Auskleidungsrohr und die Vorschuhung einerseits aowie die Deckelplattierung andererseits aus dem gleichen Werkstoff besteht. DaB bedingt auch gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, da auch andererseits der Deckel und der Stutzen selbst aus den gleichen ferritischen Material gefertigt sind. .

Anhand einer schematischen Zeichnung ist der Aufbau von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen

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Pig. 1 einen Querschnitt durch einen Druckbehälterdeckel, Fig. 2a einen Deckelausschnitt mit einem Steuerstabstutzen, Pig. 2b einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des unteren

Endes des Stutzens und
Pig. 3 eine weitere Variante der Verbundrohrbefestigung im Deckel.

Nach Pig. 1 ist der Deckel 1 des Reaktordruckbehälters sphärisch gewölbt und weist eine Vielzahl von senkrechten und parallel zueinander angeordneten Steuerstabstutzen 2a und Kerninstrumentierungsstutaen 2b auf, auf deren Oberseite die nicht näher dargestellten Antriebe befestigt sind.

In Pig. 2a ist die Ausbildung und Anordnung eines Stutzens 2 im Reaktordruckbehälterdeckel 1 näher dargestellt. Dabei besteht der Stutzen 2 aus dem flanschartigen Oberteil 3, das aus einem einheitlichen Werkstoff gefertigt ist. An dieses Oberteil 3 ist als Verlängerung nach unten ein sog. Verbundrohr 4 angeschweißt, das aus einem ferritischen Außenrohr 5 und einem austenitischen Auskleidungsrohr 6 als Innenplattierung besteht.

Das Verbundrohr 4 ist in den oberen Teil der entsprechenden Durchführungsbohrung im Deckel 1 über ein Gewinde 7 eingeschraubt. Das Verbundrohr reicht nun über dieses Gewinde 7 hinaus und endet etwa an der Innenkante 8 des Behälterdeckels, wobei die Innenseite des Deckels eine Plattierung 9 aufweist. Das Verbundrohr selbst hat eine horizontale, senkrecht zur Stutzenaqhse verlaufende Abschlußkante 10.

Die Verschweißung des Stutzens mit dem Deckel ist in vergrößertem Maßstab aus Pig. 2b zu ersehen. Das Verbundrohr selbst ist an seiner Unterkante 10 mit einer austenitischen Vorschuhung 12 abgeschlossen, die sowohl mit dem Außenrohr 5 eis auch mit der austenitischen Auskleidung 6 fest verbunden ist. Die verbleibende Oberfläche der Deckelbohrung von der Unterkante 10 des Verbundrohres 4 bis zur Deckelplattierung 9 ist ebenfalls mit einer

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austenitischen plattierung 11 versehen, &o daß jetzt über eine Dichtnaht 13 eine dichte Verscbweißung von Verbundrohr 4 und Deckel 1 bzw. Vorschuhung 12 und Deckelbohrungsauskleidung 11 möglich ist. Im Falle eines erforderlichen Austausches der Stutzen braucht jetzt lediglich die Lichtnaht 13 wieder geöffnet zu werden.

Entgegen den bisher bekannten Ausfuhrungsformen, nach denen der ütut&en nur im Oberteil des Deckels eingeschraubt ist und anschließend eine für Stutzen und Deckelbohrung gemeinsame Innenplattierung nachträglich aufgebracht wurde, was mit erheblichen Pertigungs- und Materialschwierigkeiten verbunden ist, kann der Stutzen nach der Erfindung bereits vor üinbau fertiggestellt und endbearbeitet werden. Durch einander entsprechende Materialien ist eine problemlose Schweißbarkeit bei gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Verbundrohren und Behältermaterial gegeben. Die Auswahl des Verbundwerkstoffes kann nach den Erfordernissen der Konstruktion und der Berechnung getroffen werden, da die Eigenschaften des Verbundmaterials sehr ähnlich dem des Behälters sind. Dabei ist die Plattierung des Verbundrohres ebenso korrosionsbeständig wie die plattierung des Behälters. Da die bisher bekannten Stutzen aus Austenit bzw. Inconel hergestellt waren, ergaben sich auch erhebliche Probleme bei der Einschweißung in den ferritischen Grundkörper des Deckels.

Eine weitere mögliche Ausführungsform ist in Fig. 3 näher dargestellt. Dabei reicht das Verbundrohr 4, das aus dem äußeren ferritischen Rohr 5 und der Innenplattierung 6 besteht, bis zur Innenkante des Deckels 1 und schließt entsprechend der sphärischen Wölbung mit dieser ab, d.h. die Unterkante des Stutzens muß entsprechend der Wölbung des Deckels an dieser Stelle gefertigt sein. Das Verbundrohr 4 ist dann ebenfalls über eine austenitiijche Vorschuhung 14 und eine Auftragschweißung 15, die die Unterseite des Verbundrohres 4 und die benachbarte Zone der Deckelplattierung 9 überdeckt, mit der Plattierung verschweißt.

Mit den beschriebenen Verbundrohren und dem Einbau in den Druckbehälterdeckel ist einerseits eine einfache Fertigung und Fertig-

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"bearbeitung vor dem Einbau der Stutzen möglich; darüber hinaus können Wärmespannungen wegen der gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Verbundrohren und Behältermaterial weitgehend'· vermieden werden.

4 Patentansprüche 4 Figuren

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Claims

1. Stutzen für Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren, insbesondere zur Durchführung von Brennelementen und Steuerstabantrieben, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (2) zumindest im Bereich der Deckeldurchführung aus einem mit einem austenitischen Auskleidungsrohr (6) versehenen Verbundrohr (4) besteht, das angenähert bis zur Unterseite des Deckels (1) durch diesen hindurchführt und mit der Innenplattierung (9) des Deckels (1) verschweißt ist.

2. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante (16) des Verbundrohres (4) entsprechend der sphärisch gewölbten Innenseite des Deckels (1) mit dieser abschließt und über eine die Unterseite des Verbundrohres (4) und die benachbarte Zone der Deckelplattierung (9) überdeckende Auftragschweißung (15) mit der Plattierung (9) verschweißt ist.

3. Stutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundrohr (4) einen ebenen, nenkrecht zur Rohrachse verlaufenden Abschluß (10) mit einer austenitischen Vorschuhung (12) aufweist und die Verbindung zur Innenplattierung (9) des Deckels (1).über eine ringförmig in die Deckelbohrung eingezogene Plattierung (11) hergestellt ist.

4. Stutzen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die • Innenauskleidung (6) des Verbundrohres (5) aus dem gleichen Material wie die Innenplattierung (9) des Deckels (1) besteht.

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