DE1958670C3 - Stutzendurchführung für Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren - Google Patents

Description

austenitischen Innenplattierung des Deckels benötigt wird. Hierzu sind nur kleine Erwärmungen erforderlich, da die Schweißverbindung selbst nicht mechanisch beansprucht zu sein braucht Ein Glühen zum Abbau von Wärmespannungen nach Einbau des Stutzens kann deshalb entfallen. Dies ist bei Druckbehältern für Kernreaktoren deshalb wesentlich, weil dort übliche Deckel bereits ein Gewicht von mehr als 100 t aufweisen. Zusammenfassend ergibt die Beschränkung der Dichtnaht auf einen eng lokalisierten Bereich, daß ι ο das Spannungsfreiglühen bei eingebautem Stutzen nicht mehr erforderlich und der Ein- und Ausbau der Stutzen vereinfacht sind. Dadurch wird die Fertigungszeit für die Reaktordruckbehälterdeckel wesentlich verkürzt, zumal die Verbundrohre vorgefertigt und auf Lager genommen werden können, und der Deckel ist nicht mehr das terminführende Teil bei der Fertigung eines Reaktordruckbehälters.

Das Einschrauben des Stutzens in den Deckel ist unproblematisch, weil der Abstand der Un'.erkante des Stutzens von der Unterkante des Deckels nicht kritisch ist.

Anhand einer schematischen Zeichnung ist der Aufbau eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert Dabei zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Druckbehälterdeckel,

F i g. 2a einen Deckelausschnitt mit einem Ste uerstabstutzen,

F i g. 2b einen vergrößerten Ausschnitt im Bereich des unteren Endes des Stutzens.

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

In Fig.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 diesss Oberteil 3 ist als Verlängerung nach unten ein sogenanntes Verbundrohr 4 angeschweißt das aus einem ferritischen Außenrohr 5 und einer austenitischen Innenschicht 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 Stutzenachse verlaufende Abschlußkante 10.

Die Verschweißung des Stutzens mit dem Deckel ist in vergrößertem Maßstab aus F i g. 2b zu ersehen. Das Verbundrohr selbst ist an seiner Unterkante 10 mit einer austenitischen Vorschuhung 12 abgeschlossen, die wohl mit dem Außenrohr 5 als auch mit der austenitischen Innenschicht 6 fest verbunden ist. Die verbleibende Oberfläche der Deckelbohrung von der Unterkante 10 des Verbundrohres 4 bis zur Deckelplattierung 9 ist ebenfalls mit einer austenitischen Plattierung 11 versehen, so daß jetzt über eine Dichtnaht 13 eine dichte Verschweißung von Vorschuhung 12 und Deckelbohrungsauskleidung 11 ermöglicht ist. Im Falle eines erforderlichen Austausches der Stutzen braucht jetzt, lediglich die Dichtnaht 13 wieder geöffnet zu werden.

Entgegen den bisher bekannten Ausführungsformen, nach denen der Stutzen nur im Oberteil des Deckels eingeschraubt ist und anschließend eine für Stutzen und Deckelbohrung gemeinsame Innenplattierung nachträglich aufgebracht wurde, was mit erheblichen Fertigungs- und Materialschwierigkeiten verbunden ist, kann der Stutzen nach der Erfindung bereits vor Einbau fertiggestellt und endbearbeitet werden. Durch einander entsprechende Materialien ist eine problemlose Schweißbarkeit bei gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Verbundrohren und Behältermaterial gegeben.

Dabei ist die Plattierung des Verbundrohres ebenso korrosionsbeständig wie die Plattierung des Behälters.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Stutzendurchführung für Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren, insbesondere zur Durchführung von Brennelementen und Steuerstabantrieben, mit einem ferritischen Druckbehälterdeckel, der eine austenitische Innenplattierung aufweist, wobei der ein ferritisches Außenrohr aufweisende Stutzen in den oberen Teil des Deckels eingeschraubt und ι ο mit einer Innenschicht versehen ist, die über eine Schweißverbindung mit der Deckelplattierung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (2) als ein vor seinem Einbau fertig bearbeitetes, aus dem ferritischen Außenrohr (5) und einer austenitischen Innenschicht (6) bestehendes Verbundrohr (4) ausgeführt ist, daß das Verbundrohr (4) einen ebenen, senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Abschluß (10) mit einer austenitischen Vorschuhung (12) aufweist, die sowohl mit dem Außenrohr als auch der austenitischen Innenschicht fest verbunden ist und daß von der Unterkante (10) des Verbundrohres (4) bis zur Plattierung (9) der Deckelinnenoberfläche eine ringförmig in die Deckelbohrung eingezogene Deckelplattierung (11) vorgesehen ist, mit der die Vorschuhung (12) des Verbundrohres (4) über eine Dichtschweißnaht (13) verbunden ist.

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   Stutzendurchführung für Druckbehälterdeckel sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. So ist eine dichtende Verbindung eines austenitischen Rohrstutzens mit einem austenitisch plattierten, ferritischen Druckgefäß bekannt (CH-PS 3 83 706), bei der der Rohrstutzen in den ferritischen Teil eingeschraubt und an seinem inneren Ende mit der Plnttierung verschweißt ist. Diese Verbindung eignet sich nur schlecht für große Kräfte. Austenitisches Material ist zum einen weniger belastbar als ferritisches Material. Dies muß bei der Bemessung der Wandstärke und des Gewindes berücksichtigt werden. Zum anderen haben ferritisches und austenitisches Material unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten, so daß die Schraubverbindung bei großen Temperaturwechseln zusätzlich durch Wärmespannungen belastet wird. Bei einer weiteren bekannten Stutzendurchführung für Druckbehälterdeckel (US-PS 22 16 033) ist der Stutzen bereits als ein vor seinem Einbau fertig bearbeitetes, aus ferritischem Außenrohr und austenitischer Innenschicht bestehendes Verbundrohr ausgeführt, das in einen ebenfalls ausgekleideten Druckkessel eingeschweiß wird. Die Schweißverbindung wird zusätzlich zu einer äußeren Befestigungsschweißung des Stutzens hier in zwei Schritten hergestellt. Zunächst wird ein Ringraum von der mehrfachen Wandstärke des Rohrstutzens mit ferritischem Material ausgefüllt. Auf dieses Schweißmaterial wird dann noch eine Schicht aufgetragen, die dem Auskleidungsmaterial entspricht. Derartig große Schweißverbindungen erfordern jedoch immer ein Nachglühen zum Abbau von Wärmespannungen. Außerdem werden durch solche umfangreiche Schweißverbindungen die Grenzflächen zwischen Trägermate- h5 rial und Auskleidung wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten stark beansprucht.

   Es ist ferner eine Stutzendurchführung für Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren, insbesondere zur Durchführung von Brennelementen und Steuerstabantrieben bekannt (Mehrzweckforschungsreaktor Karlsruhe). Zur Herstellung dieser Stutzendurchführung, an deren Dichtigkeit und Beständigkeit gegenüber allen auftretenden Belastungen und Spannungen höchste Anforderungen gestellt werden, werden die Stutzen, die nach DIN aus einer NiCr 15 Fe-Legierung, Werkstoff Nr. 2.4640 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 ferritisches Auskleidungsrohr hergestellt, das nach Einschrauben 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 bei einem solchen, bereits mit Stutzen bestücktem Deckel die dichte Anlage des Auskleidungsrohres an dem Deckelmaterial v/egen der unterschiedlichen Werkstoffe und der dadurch bedingten unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten erhebliche Schwierigkeiten, ebenso wie die Dichtigkeit zwischen unterem Ende der Auskleidung und der Innenplattierung des Deckeis. Außerdem ist eine Nachbearbeitung der Stutzen und meist auch ein Nachglühen des gesamten Deckels mit den eingebauten Stutzen erforderlich.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stutzendurchführung für Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren zu schaffen, welche unter Verwendung der eine stabile Verbindung gewährleistenden Verschraubung zwischen Ferritischen Teilen aufwendige Schweiß-, Platticrungs- und justierarbeiten an der Durchführung vermeidet und in jedem Fall leicht austauschbar ist.

   Die Erfindung betrifft eine Stutzendurchführung für Druckbehälterdeckel von Atomkernreaktoren, insbesondere zur Durchführung von Brennelementen und Steuerstabantrieben, mit einem ferritischen Druckbehälterdeckel, der eine austenitische Innenplattierung aufweist, wobei der ein ferritisches Außenrohr aufweisende Stutzen in den oberen Teil des Deckels eingeschraubt und mit einer Innenschicht versehen ist, die über eine Schweißverbindung mit der Deckelplattierung verbunden ist.

   Hierbei wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stutzen als ein vor seinem Einbau fertig bearbeitetes, aus dem ferritischen Außenrohr und einer austenitischen Innenschicht bestehendes Verbundrohr ausgeführt ist, daß das Verbundrohr einen ebenen, senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Abschluß mit einer austenitischen Vorschuhung aufweist, die sowohl mit dem Außenrohr als auch der austenitischen Innenschicht fest verbunden ist, und daß von der Unterkante des Verbundrohres bis zur Plattierung der Deckelinnenoberfläche eine ringförmig in der Deckelbohrung eingezogene Deckelplattierung vorgesehen ist, mit der die Vorschuhung des Verbundrohres über eine Dichtschweißnaht verbunden ist. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß beim Stutzeneinbau außer dem Einschrauben nur noch die Schweißverbindung zur Abdichtung der Stoßstelle zwischen der austenitischen Vorschuhung des Verbundrohres und der ebenfalls