DE19634827A1

DE19634827A1 - Two part core mantle for nuclear reactor e.g. BWR

Info

Publication number: DE19634827A1
Application number: DE19634827A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Spohrer; Friedrich Dipl Ing Leibold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1998-03-05

Abstract

A mantle for the core of a nuclear reactor has an upper part (3) and a lower part (4) which are held together with hook bolts (5) which have a screw threaded end (6) and a nut (9). The hook bolts (5) pass through a flange on the upper part (3) and the hook (9) engages in a corresponding slot (10) in the wall of the lower part (4) of the mantle.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mantel für einen Kern in einem KernreaktorThe invention relates to a jacket for a core in one Nuclear reactor

Ein solcher Mantel sowie seine Verwendung in einem Naturum laufreaktor, insbesondere Siedewasserreaktor, gehen hervor aus der WO 96/09628 A1. Demnach ist es geläufig, einen in ei nem Druckbehälter angeordneten Kern eines Siedewasserreak tors, welcher im Naturumlaufverfahren durchströmbar sein soll, mit einem Mantel zur Leitung der Strömung zu umgeben.Such a coat and its use in a naturum Run reactor, especially boiling water reactor, emerge from WO 96/09628 A1. So it's common to have one in an egg The core of a boiling water rake arranged in a pressure vessel tors, which can be flowed through in the natural circulation process is supposed to be surrounded with a jacket to direct the flow.

Auch aus der EP 0 656 633 A1 geht ein Siedewasserreaktor mit einem in einem Druckbehälter angeordneten und von einem Man tel umgebenen Kern hervor.A boiling water reactor is also disclosed in EP 0 656 633 A1 one arranged in a pressure vessel and by a man tel core.

Ein Mantel der beschriebenen Art ist während seines Betriebs einer erheblichen Belastung ausgesetzt. Diese Belastung ist teilweise bedingt durch das strömende Kühlmittel, welches in dem Kern auf einige 100°C aufgeheizt wird. Zusätzlich unter liegt der Mantel einer erheblichen Belastung durch Strahlen, die von dem Kern ausgehen.A coat of the type described is in use exposed to considerable stress. This burden is partly due to the flowing coolant, which in the core is heated to a few 100 ° C. Additionally under there is a considerable exposure to radiation, starting from the core.

Daher kann es von Zeit zu Zeit erforderlich sein, den Mantel auszutauschen. Dies erfordert im Sinne der herkömmlichen Pra xis allerdings einen erheblichen Aufwand, da ein solcher Aus tausch nur unter im wesentlichen vollständiger Demontage der gesamten Anordnung im Reaktordruckbehälter möglich ist.Therefore, it may be necessary from time to time to coat exchange. This requires in the sense of the conventional Pra xis, however, a considerable effort, since such an out exchange only with essentially complete disassembly of the entire arrangement in the reactor pressure vessel is possible.

Daher geht die Erfindung aus von der Aufgabe, den Aufwand zur Ertüchtigung eines nicht mehr funktionsfähigen Mantels für einen Kern in einem Kernreaktor zu vereinfachen und einen entsprechenden Mantel anzugeben, welcher in einfacher und ko stengünstiger Weise den Ausgleich von Beeinträchtigungen ge stattet.Therefore, the invention is based on the task of the effort Upgrading a no longer functional jacket for to simplify a core in a nuclear reactor and one to indicate the corresponding coat, which in simple and knockout most cost-effective way to compensate for impairments equips.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ein Mantel für einen Kern in einem Kernreaktor mit einer vertikalen Achse und zwei Teilen umfassend ein erstes Teil und ein zweites Teil, die entlang der Achse übereinander angeordnet sind, wobei die Teile mittels Hakenschrauben miteinander verbunden sind, und wobei jede Hakenschraube mit einem Gewindestück in einer an dem ersten Teil angreifenden Mutter eingeschraubt ist und mit einem Haken an dem zweiten Teil angreift.To solve this problem, a jacket is given for one Nuclear in a nuclear reactor with a vertical axis and two Parts comprising a first part and a second part, the are arranged one above the other along the axis, the Parts are connected with hook screws, and each hook screw with a threaded piece in one the first part attacking nut is screwed in and with engages a hook on the second part.

Somit ist der erfindungsgemäße Mantel im wesentlichen zwei teilig ausgeführt, wobei selbstverständlich jedes der Teile seinerseits unterteilt sein kann. Die Erfindung berücksich tigt die Tatsache, daß ein entsprechender Mantel nicht gleichmäßig beansprucht wird und ermöglicht es, nur das am stärksten beanspruchte Teil des Mantels zu ersetzen. Analog kann ein vorhandener einteiliger Mantel in zwei Teile zerlegt werden, wobei eines der Teile alle stark beanspruchten Berei che des Mantels enthält und entfernt wird, und wobei das an dere Teil in dem Reaktordruckbehälter des Kernreaktors ver bleiben kann. Im Anschluß daran wird ein Ersatzteil gefer tigt, welches erfindungsgemäß, also über Hakenschrauben, mit dem in dem Reaktordruckbehälter verbliebenen Teil zu einem neuen Mantel verbunden wird.Thus, the jacket of the invention is essentially two executed in parts, of course each of the parts can in turn be divided. The invention is based the fact that a corresponding coat does not is evenly stressed and allows only the most to replace the most heavily used part of the jacket. Analogous an existing one-piece jacket can be broken down into two parts be, with one of the parts all heavily used areas surface of the jacket contains and is removed, and wherein the vere part in the reactor pressure vessel of the nuclear reactor can stay. A spare part is then obtained Tigt, which according to the invention, so with hook screws, with the part remaining in the reactor pressure vessel into one new coat is connected.

Die Hakenschrauben stellen ein einfaches und problemlos selbst unter beengten Raumverhältnissen manipulierbares Mit tel zur Befestigung der Teile des Mantels aneinander dar. Die Hakenschrauben werden zunächst lose in das erste Teil einge hängt, dann das erste mit dem zweiten Teil zusammengesetzt, schließlich die Hakenschrauben in das zweite Teil eingehakt und festgespannt. Zum Einhängen der Hakenschrauben kann bzw. können am ersten Teil ein entsprechender Flansch oder ent sprechende Konsolen vorgesehen sein. Alle diese Arbeiten kön nen ausgeführt werden, während der Reaktordruckbehälter mit Kühlmittel geflutet ist; jedweder Aufwand, der beispielsweise für eine Schweißung an einer von dem Kühlmittel überfluteten Stelle getrieben werden müßte, ist vermieden.The hook screws make it simple and easy Manipulated manipulable even in confined spaces tel for fastening the parts of the jacket together Hook bolts are first loosely inserted into the first part hangs, then put the first together with the second part, finally hooked the hook bolts into the second part and tight. To hang in the hook screws, you can can a corresponding flange or ent on the first part speaking consoles may be provided. All of these works can NEN run while using the reactor pressure vessel Coolant is flooded; any effort, for example for a weld on one flooded with the coolant This would have to be avoided.

Zwischen die Teile des Mantels ist vorzugsweise ein Zwischen teil eingefügt, welches mit dem ersten Teil formschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist und welches einen Flansch trägt, auf welchem jede Mutter aufliegt. Bei diesem Mantel ist also eine separate Komponente vorgesehen, welche einen Flansch zur Anlenkung der Hakenschrauben trägt. Diese Ausgestaltung ist insbesondere von Interesse für eine Nachrü stung, da sie ein einfaches, gesondertes Fertigen des Flan sches erlaubt und es ermöglicht, diesen Flansch erst nach träglich an dem ersten Teil anzubringen. Das wahlweise Vorse hen einer Schweißverbindung ist vorliegend kein Problem, da das erste Teil dasjenige ist, welches beispielsweise im Rah men einer Nachrüstung ein unbrauchbar gewordenes Teil er setzt. Die Schweißung kann somit außerhalb eines gefluteten Reaktordruckbehälters durchgeführt werden.There is preferably an intermediate between the parts of the jacket part inserted, which is form-fitting with the first part connected, in particular welded, and which one Flange on which each nut rests. With this A separate component is therefore provided, which carries a flange for the articulation of the hook screws. This Design is of particular interest for a retrofit since it is a simple, separate manufacture of the flan permits and enables this flange only after attach sluggishly to the first part. The optional front hen a welded joint is not a problem here, because the first part is the one that, for example, in the Rah a part that has become unusable after retrofitting puts. The weld can thus be flooded outside Reactor pressure vessel are carried out.

Außerdem vorzugsweise ist das zweite Teil an einem dem ersten Teil zugewandten Ende von einem Rand mit einer der Achse zu gewandten konischen Innenfläche umgeben. Die konische Innen fläche bildet dabei eine Einführschräge, welche das Zusammen passen des ersten und des zweiten Teils erleichtert.Also preferably the second part is on the first Part facing end from an edge with one of the axis too surrounding conical inner surface. The conical inside surface forms an insertion bevel, which the together fit the first and the second part easier.

Weiterhin vorzugsweise liegt jede Mutter mit einer kugelför migen Sitzfläche auf einem hohlkugelförmigen Sitz auf. Diese Ausgestaltung berücksichtigt, daß es in manchen Fällen erfor derlich sein wird, die Hakenschrauben bezüglich einer Verti kalen leicht schräg auszurichten. Dann ist die Wahl einer ku gelförmigen Kontaktfläche zwischen einer Mutter und ihrem zu gehörigen Sitz von großem Vorteil, da eine solche Wahl eine Verkippung der Hakenschraube gestattet, ohne daß dabei das Aufsitzen der Mutter auf dem Sitz in Frage gestellt wird. Besonders bevorzugt ist es, daß jede Hakenschraube als ein teiliges Schmiedestück ausgebildet ist.Furthermore, preferably each mother lies with a ball seat on a hollow spherical seat. This Design takes into account that in some cases it is necessary the hook bolts with respect to a verti to align kalen slightly at an angle. Then the choice of a ku gel-shaped contact surface between a mother and her too proper seat of great advantage, since such a choice Tilting of the hook screw allowed without this Sitting on the mother in the seat is questioned. It is particularly preferred that each hook screw as one part forging is formed.

Ebenfalls besonders bevorzugt ist es, daß jede Hakenschraube mit ihrem Haken in eine zugehörige Ausnehmung des zweiten Teils eingreift. Diese Ausnehmung kann insbesondere so ge staltet sein, daß sie einen allseits kraftschlüssigen Sitz des Hakens gestattet. Die Ausnehmung kann mit einer entspre chenden Bearbeitung in das zweite Teil eingebracht werden oder zu einem beliebigen Zweck bereits vorhanden gewesen sein.It is also particularly preferred that each hook screw with its hook in an associated recess of the second Partially intervenes. This recess can in particular ge be designed so that it is a force-fit seat on all sides of the hook allowed. The recess can correspond with one appropriate processing can be introduced into the second part or already existed for any purpose be.

Eine für den Fall, daß der Mantel zum Austausch eines vorher benutzten Mantels gedacht ist, besonders bevorzugte Ausge staltung des Mantels ist dadurch ausgezeichnet, daß der Man tel in einem Reaktordruckbehälter angeordnet ist, wobei das zweite Teil radioaktiv ist und wobei das erste Teil ein nicht radioaktives Ersatzteil ist. Insbesondere in diesem Zusammen hang ist es zusätzlich bevorzugt, daß das zweite Teil unter dem ersten Teil angeordnet ist. Demnach ist das zweite Teil, welches lediglich unter Benutzung der Hakenschrauben an dem ersten Teil befestigt wird, beispielsweise ein Überbleibsel eines alten und funktionsunfähig gewordenen Mantels. Zu die sem Überbleibsel kann unter Anwendung der Erfindung ein er gänzendes neues erstes Teil gefertigt und erfindungsgemäß mit dem Überbleibsel verbunden werden.One for the case that the coat to replace a previously used coat is intended, particularly preferred Ausge design of the coat is characterized in that the man tel is arranged in a reactor pressure vessel, which the second part is radioactive and the first part is not radioactive spare part. Especially in this together it is also preferred that the second part under the first part is arranged. So the second part is which only using the hook screws on the first part is attached, for example a leftover of an old and inoperable coat. To the Sem vestige can he using the invention Completely new first part manufactured and according to the invention the leftover be connected.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:Embodiments of the invention will now be described with reference to the Drawing explained. The drawing shows:

Fig. 1 eine Teilansicht eines Reaktordruckbehälters mit eingelassenem Mantel; Figure 1 is a partial view of a reactor pressure vessel with an embedded jacket.

Fig. 2 und 3 vergrößerte Ausschnitte aus Fig. 1, wobei Fig. 2 gegenüber Fig. 1 um ein Merkmal ergänzt ist. Fig. 2 and 3 enlarged sections of Fig. 1, Fig. 2 compared to Fig. 1 is supplemented by a feature.

Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem entlang der Achse 1 ge legten Längsschnitt durch einen Reaktordruckbehälter 2, in welchem ein Mantel 3, 4, bestehend aus einem ersten Teil 3 und einem zweiten Teil 4, angeordnet ist. Der Mantel 3, 4 um gibt einen (nicht dargestellten) Kern, in welchem spaltbares Material, beispielsweise Uran-235, angesammelt ist. Fig. 1 is a section of a ge along the axis 1 laid longitudinal section through a reactor pressure vessel 2 , in which a jacket 3 , 4 , consisting of a first part 3 and a second part 4 , is arranged. The jacket 3 , 4 um gives a core (not shown) in which fissile material, for example uranium-235, is accumulated.

Die Achse 1 ist vertikal ausgerichtet, und entlang der Achse 1 gesehen liegt das erste Teil 3 über dem zweiten Teil 4. Verbunden sind die Zeile 3 und 4 mittels Hakenschrauben 5. Jede Hakenschraube 5 ist mit einem Gewindestück 6 in eine Mutter 7 eingeschraubt, wobei die Mutter 7 über einen Flansch 8 an dem ersten Teil 3 angreift, und greift außerdem mit ei nem Haken 9 an dem zweiten Teil 4 an. Der Haken 9 greift da bei in eine Ausnehmung 10 des zweiten Teils 4 ein. Die Haken schraube 5 ist ausgebildet als einteiliges Schmiedestück, um entsprechend der einschlägigen Vorschriften den Anforderungen für den Einsatz in einem Kernreaktor zu genügen.Axis 1 is oriented vertically, and seen along axis 1 , first part 3 lies over second part 4 . Lines 3 and 4 are connected by means of hook screws 5 . Each hook screw 5 is screwed with a threaded piece 6 into a nut 7 , the nut 7 engaging the first part 3 via a flange 8 , and also engages with a hook 9 on the second part 4 . The hook 9 engages in a recess 10 of the second part 4 . The hook screw 5 is designed as a one-piece forging to meet the requirements for use in a nuclear reactor in accordance with the relevant regulations.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist das erste Teil 3 beispielsweise ein (anfangs nicht radioaktives) Ersatzteil, welches einen vorher in dem Reaktordruckbehälter 2 befindli chen alten Mantel teilweise ersetzt. Das zweite Teil 4 ist beispielsweise ein Überbleibsel dieses alten Mantels, zwar mehr oder weniger radioaktiv aufgrund der Strahlenbelastung durch Strahlung aus dem Reaktorkern, aber in jeder Hinsicht geeignet, den zu erwartenden betrieblichen Belastungen aus reichend zu widerstehen. In Anwendung der Erfindung kann so mit ein vollständiger Austausch des gesamten Mantels vermie den werden; außerdem ist es nicht erforderlich, beim Zusam mensetzen der Teile 3 und 4 in dem Reaktordruckbehälter 2 zu schweißen oder auf andere Weise Formschlußverbindungen herzu stellen. Demgegenüber kann das erste Teil 3 vollständig au ßerhalb des Druckbehälters 2 zusammengesetzt und mit vormon tierten Hakenschrauben 5 in den Reaktordruckbehälter 2 abge senkt werden. Zum Zusammenbau der Teile 3 und 4 ist es dann nur noch erforderlich, die Hakenschrauben 5 an dem zweiten Teil 4 in Eingriff zu bringen, die Muttern 6 anzuziehen und, falls gewünscht oder verlangt, gegen unbeabsichtigtes Lösen zu sichern.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the first part 3 is, for example, a (initially non-radioactive) spare part, which partially replaces an old jacket previously located in the reactor pressure vessel 2 . The second part 4 is, for example, a remnant of this old jacket, more or less radioactive due to the radiation exposure to radiation from the reactor core, but in all respects suitable to adequately withstand the expected operational loads. In application of the invention can be avoided with a complete replacement of the entire jacket; in addition, it is not necessary to weld the parts 3 and 4 together in the reactor pressure vessel 2 or to make positive connections in some other way. In contrast, the first part 3 can be assembled completely outside of the pressure vessel 2 and lowered with pre-mounted hook screws 5 in the reactor pressure vessel 2 . To assemble parts 3 and 4 , it is then only necessary to engage the hook screws 5 on the second part 4 , tighten the nuts 6 and, if desired or required, secure them against unintentional loosening.

Einzelheiten zur Verankerung der Hakenschrauben 5 am ersten Teil 3 und am zweiten Teil 4 werden nunmehr erläutert anhand der Fig. 2 und 3. Dabei zeigt Fig. 2 eine Vergrößerung der mit dem Kreis II eingekreisten Bereiche von Fig. 1, und Fig. 3 zeigt eine Vergrößerung der in Fig. 1 mit dem Kreis III eingekreisten Bereiche. Fig. 2 ist dabei um bestimmte Merkmale ergänzt, wobei diese Merkmale in Fig. 1 der Über sicht halber weggelassen sind.Details of the anchoring of the hook screws 5 on the first part 3 and on the second part 4 will now be explained with reference to FIGS. 2 and 3. Here, FIG. 2 shows an enlargement of the areas of FIG. 1 encircled by the circle II, and FIG. 3 shows an enlargement of the areas circled in Fig. 1 with the circle III. Fig. 2 is supplemented by certain features, these features are omitted in Fig. 1 for clarity.

Fig. 2 zeigt, wie die Hakenschraube 5 an dem ersten Teil 3 verankert ist. Wie gesagt erfolgt die Verankerung der Haken schraube 5 mit dem ersten Teil 3 derart, daß eine auf ein Ge windestück 6 der Hakenschraube 5 aufgeschraubte Mutter 7 an dem ersten Teil 3 angreift. Dieser Angriff erfolgt über einen Flansch 8, welcher sich an einem mit dem ersten Teil 3 form schlüssig verbundenen, nämlich verschweißten, Zwischenteil 11 befindet. Das Zwischenteil 11 wird mit dem ersten Teil 3 au ßerhalb des Reaktordruckbehälters 2 verbunden, so daß beson dere Vorkehrungen gegen ein in dem Reaktordruckbehälter 2 eventuell befindliches Kühlmittel nicht erforderlich sind. Das Zwischenteil 11 setzt auf dem zweiten Teil 4 auf. Dabei umgibt ein Rand 12 das zweite Teil 4, und dieser Rand 12 hat eine dem zweiten Teil 4 zugewandte konische Innenfläche 13. Diese bildet eine Einführöffnung, um das Aufsetzen des ersten Teils 3 und des Zwischenteils 11 auf das zweite Teil 4 zu er leichtern. Der Rand 12 und die konische Innenfläche 13 sind der Übersicht halber in Fig. 1 nicht dargestellt. Fig. 2 shows how the hook screw 5 is anchored to the first part 3 . As said the anchoring of the hook takes place screw 5 to the first part 3 so that a threaded piece on a Ge 6 of the hook bolt 5 is screwed nut 7 engages with the first part. 3 This attack takes place via a flange 8 which is located on an intermediate part 11 which is positively connected, namely welded, to the first part 3 . The intermediate part 11 is connected to the first part 3 outside the reactor pressure vessel 2 , so that special precautions against a coolant possibly located in the reactor pressure vessel 2 are not required. The intermediate part 11 is based on the second part 4 . An edge 12 surrounds the second part 4 , and this edge 12 has a conical inner surface 13 facing the second part 4 . This forms an insertion opening to facilitate the placement of the first part 3 and the intermediate part 11 on the second part 4 . For the sake of clarity, the edge 12 and the conical inner surface 13 are not shown in FIG. 1.

Schließlich ist hinzuweisen darauf, daß die Mutter 7 eine ku gelförmige Sitzfläche 14 aufweist und mit dieser auf einem hohlkugelförmigen Sitz 15 des Flansches 8 aufliegt. Damit kann die Hakenschraube innerhalb eines gewissen Winkelberei ches verkippt werden, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung des Kontaktes zwischen der Mutter 7 und dem Flansch 8 kommen kann. Dies ist von besonderem Interesse, da, siehe Fig. 1, unter Umständen eine leicht schräge Montage der Hakenschraube 5 erforderlich ist.Finally, it should be noted that the nut 7 has a ball-shaped seat 14 and rests with this on a hollow spherical seat 15 of the flange 8 . So that the hook screw can be tilted within a certain angle range without causing impairment of the contact between the nut 7 and the flange 8 . This is of particular interest, since, see FIG. 1, the hook screw 5 may need to be slightly inclined.

Fig. 3 verdeutlicht, wie der Haken 9 der Hakenschraube 5 in eine Ausnehmung 10 des zweiten Teils 4 eingeführt ist und das zweite Teil 4 umgreift. Fig. 3 illustrates how the hook 9 of the hook screw 5 is inserted into a recess 10 of the second part 4 and engages around the second part 4 .

Claims

1. jacket for a core in a nuclear reactor with a vertical axis ( 1 ) and two parts ( 3 , 4 ) comprising a first part ( 3 ) and a second part ( 4 ), which are arranged along the axis ( 1 ) one above the other , and with said parts (3,4) are connected together by means of hook bolts (5), and wherein each hook bolt (5) is screwed with a threaded part (6) in an acting on the first part (3), nut (7) a Hook ( 9 ) engages the second part ( 4 ).

2. Jacket according to claim 1, in which between the parts ( 3 , 4 ) an intermediate part ( 11 ) is inserted, which is positively connected, in particular welded, to the first part ( 3 ) and which carries a flange ( 8 ) which each mother ( 7 ) lies on.

3. Sheath according to one of the preceding claims, wherein the second part ( 4 ) at one end facing the first part ( 3 ) is surrounded by an edge ( 12 ) with an axis ( 1 ) facing conical inner surface ( 13 ).

4. Coat according to one of the preceding claims, in which each Mut ter ( 7 ) with a spherical seat ( 14 ) rests on a hollow spherical seat ( 15 ).

5. Sheath according to one of the preceding claims, in which each hook screw ( 5 ) is designed as a one-piece forging.

6. Sheath according to one of the preceding claims, in which each hook screw ( 5 ) engages with its hook ( 9 ) in an associated recess ( 10 ) of the second part ( 4 ).

7. Jacket according to one of the preceding claims, which is arranged in a reactor pressure vessel ( 2 ), in which the second part ( 4 ) is radioactive and in which the first part ( 3 ) is a non-radioactive spare part.

8. Jacket according to one of the preceding claims, wherein the second part ( 4 ) is arranged under the first part ( 3 ).