DE2104645A1 - Stützkonstruktion für die Kernumfassung von Atomreaktoren, insbesondere Druckwasser-Atomreaktoren - Google Patents

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Patentanwälte 6ipl.-ing. AmiHor

t>ip!,!ng. Wolf Frankfurt/M. ,1.2.71

6 Frankfurt α Μ.

Mifl«iweg12 11 156

Tereinigte österreichische Eisen- und Stahlwerke Aktiengesellschaft, Linz (Österreich)

Stützkonstruktion für die Kernumfassung von Atomreaktoren, insbesondere Druckwasser-Atomreaktoren

Die Erfindung betrifft eine Stützkonstruktion für die Kernumfassung von Atomreaktoren, insbesondere Druckwasser-Atomreaktoren, bestehend aus lotrechten, untereinander unverbundenen Umfassungsblechen und waagrechten, zwischen diesen und der Kernbehälterwand angeordneten Formrippen.

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Bei derartigen Reaktoren ist es erforderlich, das aus den einzelnen Brennelementen zusammengesetzte Reaktorcore mit einer Umfassung aus rostfreien Stahlblechen zu ummanteln, die zur Strömungsführung des Primärkühlwassers dienen. Wegen, der Aufheizung der TJmfassungsbleche durch die ^-Strahlung kann für diese Bleche nur eine vergleichsweise geringe Wandstärke von z.B. etwa 16 - 25 mm gewählt werden. Die geringe Blechstärke bedingt dann eine Stützkonstruktion, um der gesamten Kernumfassung die notwendige Stabilität zu verleihen.

Bisher sind nun die Umfassungsbleche an den waagrechten, Formrippen und diese wieder an der Wand des die Stützkonstruktion aufnehmenden Kernbehälters angeschraubt, wobei die Formrippen Durchlässe aufweisen, durch die das Kühlwasser bzw. ein Teil des Kühlwassers strömen kann* Da der Kernbehälter einerseits und die Umfassungsbleche anderseits verschieden hohe Temperaturen erreichen bzw. aufweisen, ergeben sich Dehnungsunterschiede vor allem in lotrechter Richtung, wodurch Wäreespannungen auftreten und sich ein Spreizen der Formrippen ergibt. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Konstruktion besteht auch darin, daß die ganze Kernumfassung erst im Kernbehälter zusammengebaut werden kann, da die Formrippen aus Passungsgründen gemeinsam mit dem Kernbehälter verbohrt werden müssen.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Formrippen durch Rohre miteinander starr zu verbinden und so eine Art Käfig zu schaffen, an dessen Innenseite dann die Umfasaungsbleche befestigt werden. Eine solche Kernumfassung kann außerhalb des Kernbehälters fertiggestellt und dann als Ganzes in den Kernbehälter eingesetzt

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werden, so daß sich eine Verkürzung der Montagezeit und auch eine Transporterleichterung ergeben, weil der Kernbehälter und die Kernumfassung als Einzelteile befördert werden können und somit das maximale Einzelstückgewicht verringert ist. Auch bei dieser Konstruktion treten aber zufolge der unterschiedlichen Temperaturen von Umfassungsblechen und Stützrohren hohe Wärmespannungen aufj da die Umfangsbleche mit den Formrippen und diese wieder untereinander durch die Stützrohre starr verbunden sind. Demnach besteht die Gefahr, daß die Wärmespannungen die für die verwendeten Werkstoffe zulässigen Grenzwerte wesentlich überschreiten und daß dadurch größere plastische Deformationen oder sogar Brüche an den Verbindungsstellen der Stützkonstruktion auftreten. Während solche Deformationen schon bei stationärem Reaktorbetrieb zu erwarten sind, ist bei den im Reaktorbetrieb üblichen Lastzyklen auch mit dem Auftreten von Ermüdungsbrüchen zu rechnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Stützkonstruktion der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei der das Auftreten von Wärmespannungen sowohl bei stationärem als auch bei zyklischem Reaktorbetrieb weitgehend vermieden wird, ohne eine wesentliche Erhöhung des technischen Aufwandes zu erfordern.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß bei einem durch die Forarippen und lotrechte Stützen gebildeten, als Ganzes in den Kernbehälter einsetzbaren

-ssu-Käfig. jedes Umfaitagsblech mit nur einer der Porarippen fest verbunden, an allen übrigen For«rippen aber lotrecht beweglich geführt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß unterschiedliche Wärmedehnungen der auf höherer Temperatur befindlichen, untereinander unver-

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bundenen ümfassungsbleche gegenüber den kälteren Formrippen und insbesondere den lotrechten Stützen in lotrechter Eichtung unbehindert möglich sind und daher Wärmespannungen vermieden werden. Trotzdem aber ergibt sich eine stabile Halterung der Urafassungsbleche, weil radiale bzw. waagrechte Relativbewegungen zwischen den Umfassungsblechen und den Formrippen durch die nur lotrecht beweglichen Führungen behindert werden.

Es kann jede beliebige Formrippe zur festen Verbindung mit den Umfassungsblechen herangezogen werden. Vorzugsweise werden die Umfa.ssungsbleche aber entweder mit der obersten oder untersten Formrippe fest verbunden, so daß die ganze Kernumfassung entweder mit der flanschartig ausgebildeten obersten Formrippe auf einem ringförmigen Innenvorsprung der Kernbehälterwand aufgehängt oder mit der untersten Formrippe auf einem Absatz der Kernbehälterwand bzw. auf dem üblichen Bodenrost aufgestellt werden kann.

Für die Verbindung der ümfassungsbleche mit jenen Formrippen, an denen sie lotrecht beweglich geführt sein sollen, gibt es verschiedene Ausführungsmöglichkeiten. Im einfachsten Fall können an den Umfaseungsblechen oder den Formrippen lotrechte Führungen mit T-förmigem oder ähnlich gestaltetem Querschnitt vorgesehen und an den Forarippen bzw. Umfassungsblechen, also an den jeweils anderen Teilen den Führungen angepaßte und in diese eingreifende Gegenstücke angeordnet sein.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß an den Umfassungsblechen je einer Formrippe zugeordnete Konsolen befestigt und Forarippen und Konsolen durch lotrechte Führungsbolzen verbunden sind, die wenigstens in einem dieser beiden Teile axial verschiebbar lagern.

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Besonders zweckmäßig ist es aber, wenn jeweils in einer am Umfassungsblech oder an der betreffenden Formrippe angeordneten lotrechten Fürhung ein Kulissenstein gleitbar gelagert ist, der auf einem waagrechten, zum betreffenden Umfassungsblech parallelen, der Formrippe bzw. dem Umfassungsblech zugehörigen Zapfen od.dgl. drehbar sitzt. In diesem Falle wird auch ein Ausgleich bei etwaigen Verwindungen der Umfassungsbleche ermöglicht. Zum gleichen Zwecke können außerdem die Gleitflächen des Kulissensteins bombiert sein.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 einen Teil eines Druckwasser-Atomreaktors im Vertikalschnitt,

Fig. 2 im Horizontalschnitt nach der Linie II-II der Fig.1, Fig. 3 ein Detail der Stützkonstruktion für die Kernumfassung im größeren Maßstab im Vertikalschnitt, Fig. 4 eine andere Ausführungsform dieses Details in waagrechten, zwischen zwei Formrippen geführten Schnitt und

Fig. 5 und 6 eine weitere AusfuhrungsVariante im Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 6 und im Schnitt nach der Linie VI-VI der fig.5.

Die das niclt dargestellte Reaktoreore umschließende Kernumfassung besteht aus lotrechten, untereinander unverbundenen Umfassungsblechen 1 und aus waagrechten Formrippen 2, 2a, die durch lotrechte zweckmäßig rohrförmige Stützen 3 zu einem als Ganzes in den Kernbehälter 4 einsetzbaren Käfig υorbunden sind. Der Kernbehälter 4 besitzt einen Bodenrost 5 und ist seinerseits in einem Außenbehälter 6 gehalten. Das Kühlwasser tritt beim Einlaß 7 ein, strömt von unten nach oben durch den Bodenrost 5 und weiter durch das Gore bzw. mit einem Teilstrom an

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der Außenseite der Ümfassungsbleche 1 zum Austritt 8. Gemäß den Pig. 1-3 sind die Unfassungsbleche

1 nur mit der obersten Formrippe 2a fest verbunden bzw. verschraubt, die ihrerseits auf einer ringförmigen

. Innenschulter 9 des Kernbehälters 4 aufruht. An allen übrigen Formrippen 2 sind die Umfassungsbleche 1 dagegen lediglich lotrecht beweglich geführt. Zu diesem Zweck sind an den Umfassungsblechen 1 U-förmige Konsolen 10 angeschraubt, die je einer Formrippe 2 so zugeordnet sind, daß die Formrippe oben und unten Abstand von den U-Schenkeln der Konsole besitzt. Die Formrippen

2 sind mit den Konsolen durch lotrechte Fürhungsbolzen 11 verbunden, die in den Formrippen festsitzen, in den U-Schenkeln der Konsolen aber axial verschiebbar lagern. Ss wäre auch möglich, die Führungsbolzen 11 in den Konsolen fest und in &en Formrippen verschiebbar zu lagern. Wenn den Führungsbolzen ein Kopf gegeben wird, der sie an einem Durchfallen hindert, könnten sie jeweils auch sowohl in der Konsole als auch in der Formrippe mit Schiebesitz lagern. Sie Konsole bra&ht die zugeordnete Formrippe nicht oben and unten zu übergreifen» es genügt vielmehr, wenn die Konsole oben oder unten über die Formrippe ragt.

Nach der Fig. 4 sind an den Uefassungsblechen 1 lotrechte, von Profils chi enen 12 gebildete Führungen mit T-förmigem Querschnitt angeschraubt, und die Formrippen 2 tragen Gegenstücke 13, die den Führungen angepaßt sind und in diese eingreifen.

Bei der Ausführungsfore nach den Fig. 5 und 6 sind an den Formrippen 2 U-föraige Führungestücke H befestigt, zwischen deren lotrechten. U-Schenkeln ein Kulissenstein 15 gleitet» der drehbar auf einem waagrechten, zum zugehörigen Umfasaungsblech 1 parallelen

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Zapfen 16 lagert. Der Zapfen 16 wird von einer am Umfassungsblech 1 angeschraubten Konsole 17 getragen. Die Gleitflachen 15a des Kulissensteines 15 sind bombiert (Pig. 6). Bei dieser Konstruktion ergibt sich zwar zwischen den UmfaBsungsblechen 1 und den Formrippen eine formschlüssige Übertragung radialer, waagrechter Kräfte, die Umfassungsbleche 1 können aber nicht nur lotrechte Relativbewegungen gegenüber den Formrippen 2 ausführen, sondern sich auch verwinden, ohne Spannungen zu verursachen.

Die mit den Umfassungsblechen 1 fest verbundene Formrippe 2a braucht nicht die oberste Formrippe zu sein. Es wäre möglich, die unterste Formrippe mit den Umfassungsblechen fest zu verbinden und diejganze Kernumfassung auf dem Bodenrast 5 aufruhen zu lassen. Schließlich könnte auch jede beliebige andere Formrippe als mit den Umfassungsblechen fest verbundene Rippe ausgebildet werden.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   ; 1. J Stützkonstruktion für die Kernumfassung von Äliomreaktoren, insbesondere Druckwasser-Atomreaktoren, bestehend aus lotrechten, untereinander unverbundenen Umfassungsblechen und waagrechten, zwischen diesen und der Kernbehälterwand angeordneten Formrippen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem durch die Formrippen (2,2a) und lotrechte Stützen (3) gebildeten, als Ganzes in den Kernbehälter (4) einsetzbaren Käfig jedes Umfassungsblech (1) mit nur einer (2a) der Formrippen fest verbunden, an allen übrigen Formrippen (2) aber lotrecht beweglich geführt ist.
2. 2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfassungsbleche (1) mit der obersten oder untersten Formrippe (2a) fest verbunden sind.
3. 3. Stützkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeihnet, daß an den Umfassungsblechen (1) oder den Formrippen (2) lotrechte Führungen (12) mit T-förmigem oder ähnlich gestaltetem Querschnitt vorgesehen und an den Formrippen bzw. Umfassungsblechen den Führungen angepaßte und in diese eingreifende Gegenstücke (13) angeordnet sind.
4. 4. Stützkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Umfassungsblechen (1) je einer Formrippe (2) zugeordnete Konsolen (10) befestigt und Formrippen und Konsolen durch lotrechte Führungsbolzen (11) verbunden sind, die wenigstens in einem dieser beiden Teile axial verschiebbar lagern.

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5. 5. Stützkonstruktion nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils in einer am Umfassungsblech (1) oder an der Formrippe (2) angeordneten lotrechten Führung (H) ein Kulissenstein (15) gleitbar ist, der auf einem waagrechten, zum betreffenden Umfassungsblech parallelen, der lormrippe bzw. dem Umfassungsblech zugehörigen Zapfen (16) od.dgl. drehbar sitzt.
6. 6. Stützkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitflächen (15a) des Kulissensteins (15) bombiert sind.

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