DE2140020C - Ummantelung fur den Kern eines Atomkern Reaktors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ummantelung für den Kern eines Atomkernreaktors, bestehend aus einer Vielzahl horizontaler, ringförmiger, den Kern umgebender und innen seiner Form angepaßter Platten, die in Abstand voneinander vertikal übereinander angeordnet sind und aus mindestens einem den Kern umgebenden vertikalen Zylinder.

Um die Kühlmittelströmung gleichmäßig und möuücliM ohne Nebenschlüsse über den Reaktorkern /ti verteilen, \erwendet man Umniantelungen. die der äußeren Form des Kerns angepaßt sind und geringen Abstand Min ihr hallen.

Wie z.B. aus der deutschen Offenlegungsschrift 1514 3% bekannt, kann eine solche Ummantelung au·, einer Vielzahl horizontaler ringförmiger, den Kern umgebender und seiner Form angepaßte. Platten bestehen, i'.ie im Abstand \onemanüer vertikal

κ, übereinander angeordnet sind. Diese horizontalen !Matten dienen bei der bekannten Ausführung dazu, die umi Kernnagel getragene Ummantelung aus vertikalen !Matten /ii ver .leiten, so dall ein möglichst geringer Abstand zwischen Kern und Ummantelung W-Mehl. Bei der unterschiedlichen Temperatur zwischen dem Kerntrager und den !Matten der Ummantelung, die sich aus der Tomperulurjiffcren/. zwischen dem eintretenden und dem erhiuicvi Kühlmittel ergibt, ergeben sich unterschiedliche Ausdehnungen zwischen

dem Kernträger und der Ummantelung, die auch auf die unterschiedliche Wärmeerzeugung an beiden Stellen zurückzuführen ist. Trotz der der bekannten Anordnung vorgesehenen horizontalen Versteifungen bleibt deshalb eine unterschiedliche Ausdehnung des Reaktorkerns und der langen vertikalen Platten der Ummantelung nicht aus. Für den Abstand zwischen dem Reaktorkern und der aus vertikalen Platten bestehenden Ummantelung muß deshalb ein bestimmter Mindestabsiand eingehalten werden, damit keine

Berührung zwischen den Brennelementen und der

Ummantelung eintritt, was zu einer Überhitzung und

einem Ausbrennen eines Brennstabes führen könnte.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die durch diese

Umstände gegebenen Toleranzen herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Ummantelung dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der den Kern umgebende Zylh;>r aus e:iner Vielzahl von übereinandergesetzten ringförmigen separaten Wärmeschulzschilden besteht, daß zwischen je zwei Schichten dieser Wärmeschutzschilde jeweils eine der horizontalen, ringförmigen Platten angeordnet ist und daß in an sich bekannter Weise Vorrichtungen auf diesen lose zusammengefügten Schichtaufbau eine vertikale Kraft ausüben und ihn zusammenhal-

ten.

Es ist zwar an sich durch die deutsche Auslegeschrifi 1 165 174 bekannt, den Moderatoraufbau eines Kernreaktors, der aus aufeinandergestapelten Graphitblöcken besteht, säulenweise durch Zuganker zusammenzuhalten. Einen Hinweis auf die Ummantelung und die Wärmeschutzschilde gibt jedoch diese Literaturstelle nicht. Bei Anwendung der Erfindung ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß die Toleranzen zwischen der Ummantelung und dem Kern entfallen können, da schlimmstenfalls bei Berühiung zwischen Platten und äußeren Brennelementen ein Linienkontakt über eine sehr kleine Länge auftreten könnte, der nicht zu einem Ausbrennen der Brennelemente führen kann. Die horizontalen Platten werden also an ihren dem Kern benachbarten Rändern zur Einhaltung der Innentoleranz bemessen, die zur Führung der Strömung notwendig ist. Dagegen ist die radiale Abmessung der Wärmeschild zwischen die diese Platten geschichtet sind, wesentlich weniger kritisch, so daß dort ohne weiteres und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung senkrechte Platten angeschweißt werden können, die auch der Form des Kerns angefaßt sind, von ihm aber einen größeren Abstand hai-

ten als cJiu horizontalen Platten. Die auicinandcrlicgeiulen Flächen der horizontalen Platten und der zylindrischen Wärmeschilde werden gcnaucstens bearbeitet, um die notwendigen Toleranzen einzuhalten. Diese können wahrend der Montage der Einheit Lieht überwacht werden. Die \eitikalen. an die Wärmeschutzschilde angeschweißten Platten, erhöhen deleii I csiigkeii und verbessern die Strömung iniein. I )ie obere Kante der senkrechten Platten kann auch Vinau bearbeitet werden, so daß sie dicht mit der Oberfläche der horizontalen Platten abschließen, die iiaiin ihrerseits n-.it einem Durchlaß tür die Kühlmitu Strömung \ei--ehen sein können.

liemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung l.ömien mehre ic zylindrische W ärmeschildc voucsek-;i werden und die vertikale kraft tür den In·- zusammengefügten Schichiaul'bau durch Bolzen erzeugt, werden, die in Längsrichtung durch den ringförmigen Kaum zwischen den Wärmeschilden verlaufen.

Auf diese Weise kann die gesamte Höhentoleranz durch genaue Bearbeitung eingehalten werden, und zwar für jede Fläche in nur einem Arbeitsgang zweckmäßig nach dem Einschweißen der senkrechten Platten.

F.in Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, die nachstehend beschrieben werden. In den Zeichnungen stellt dar

F i g. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht des Kernreaktors,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Ummantelung und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Ummantelung.

Das Reaktordruckgefäß 10 enthält den aus den Brennelementanordnungen 14 bestehenden Reaktorkern 12. Der Kern steht auf der Kernlagerplatte 16, die ihrerseits vom unteren Ende des Kernträgers 18 getragen wird. Der Kernträger ist an seinem oberen Hnde durch den Flansch 20 aufgehängt.

Das Kühlmittel gelangt über den Einlaßstutzen 22 in das Druckgefäß, strömt abwärts durch den ringför.nigen Raum 23 zwischen dem Druckgefäß und dem Kernträger in den Raum 24, aus dem es durch öffnungen in der Kernlagerplatte zwischen die verschiedenen Brennelemente der Brcnnelementanordnung 14 eintriu. Es verläßt das Druckgefäß über nicht dargestellte Auslaßstutzen.

Die horizontalen Platten 25 sind dem äußeren Umfang des Kerns angepaßt und halten von den äußeren Brennelementen der äußeren Brennelementanordnungen einen Abstand von ungefähr 6,35 mm. Diese Platten begrenzen, die Kühlmittelströmung auf das Gebiet des Kerns. Eine Vielzahl zylindrischer Wärmeschilde 27 umgibt den Kern und hält von ihm geringen Abstand. An jeder dieser Wärmeschilde sind mehrere senkrechte, winkelförmige Platten 28 angeschweißt. Diese Platten versteifen den Wärmeschild. Die senkrechten Platten sind im wesentlichen der Form des Kerns angepaßt und halten von ihm einen Abstand von ungefähr 12,7 mm, der wesentlich größer als der Abstand zwischen den horizontalen Platten und den Kern ist. Durch Schweißen verursachte Verformungen können leicht von diesem größeren Abstand aufgefangen werden, so daß Verformungen beim Schweißvorgang nicht berücksichtigt werden müssen.

Die obere ui:d untere Fläche des Wärmeschildes und der senkrechten Platten sind genau bearbeitet

(z.B. auf 'ι ,mm). Die horizontalen Platten sind

zwischen die Wänneschilde geschichtet, and die Auflagefläche der horizontalen Platten ist ebenlalls uenau bearbeitet. Die Bearbeitung diesel Obcrlläehen ist der einzige Bearbe!tungs\organg dei zur Einhaltung der gesamten I lohe der Keni.;mmjnt>.-lung nutwendiü ist.

Eine Vielzahl im wesentlichen /v Imdriseiici äußrer W armeschilde 3Ü umgibt die V\ aimcschikle 27

ίο Auch diese Wärmeschiide sind am obere!) und linieren Ende bearbeite;, und tue liMiiziiinalcii Platten 2? sind zwischen sie i'esehichlel. Di«. V'ei v.cndung zweier Wännescliüde an Stelle eines, seligeren hat den Vorteil, daß die thei mische Verlormui'.g des

ι-, W :ii meschikle > wählend ties Beine::- so klein wie mÖLilich uehall.T, wird. An: anu-rcn l-i; Ie ti.·! Kein ummantelung, isV e;n bcibeiteter l-inig 32 vorgesehen, der vorzugsweise ;<·ιί der Kernlagerplatte aufliegt, obwohl er auch an tucser Stelle an den Kernträger angeschweißt werden konnte. Dieser Ring liefert eine Kontaktfläche für den inneren Wärmeschild und seine senkrechten Platten und unterbindet dort die Kühlmittelströniung. Der Ring 32 reicht im wesentlichen bis zürn Kernträger und bildet die Lagerflächc für die inneren und äußeren Wärmeschilde. Er besitzt jedoch eine Vielzahl von Öffnungen 33, durch die das Kühlmittel abvväi.s den Ring diuchströmen kann.

Mehrere in Längsrichtung verlaufende Bolzen 34 führen abwärts zwischen den Warmeschilden, die mit entsprechenden Aussparungen versehen sind. Die Bolzen sind in den bearbeiteten Ring 32 eingeschraubt. Ein oberer Ring 35 dichtet die oberen Enden der Wänneschilde ab. Nach Anziehen der Muttcr 37 wird eine Druckkraft auf die aufeinandergeschichteten Wärinc.;childe und horizontalen Platten ausgeübt. Die Elastizität dieses Bolzens gibt der Druckkraft eine gewisse Federwirkung.

Die Gammaabsorption in den verschiedenen Wärmeschilden verursacht eine Wärmeerzeugung, die zur Vermeidung einer Verformung der Einheit kompensiert werden muß. Da es von Vorteil ist, das gesamte Kühlmittel durch den Kern zu führen, sind Vorrichtungen vorgesehen, um die Wärmeschilde durch das Kühlmittel zu kühlen, bevor es in den Kern eintritt. Dazu sind im Kernträger an einer oberen Stelle mehrere öffnungen 42 vorgesehen. Ein Teil des Kühlmittels tritt durch diese öffnungen in der. ringförmigen Raum zwischen dem Kernlräger und dem äußeren Wärmeschild 30. Eine ähnliche Anzahl von öffnungen 43 befindet sich im oberen Teil des äußeren Wärmeschildes, so daß d;.s Kühlmittel in den ringförmigen Raum zwischen den inneren und äußeren Warmeschilden 27 und 30 eintreten kann Falls erforderlich, können weitere öffnungen 44 im oberen Teil des inneren Wänneschildes vorgesehen sein, um Kühlmittel zwischen die Vielzahl der senkrechten Platten 28 und den inneren Wärmeschild 27 einzuführen. Dazu ist jedoch je eine öffnung für jeden d';ser separaten Kanäle erforderlich, die von den vertikalen Platten gebildet werden und außerdem ist es günstig, die Platten am oberen und am unleren Ende zu bearbeiten, so daß die Kontaktstelle zwischen den senkrechten und den horizontalen Platten abgedichtet ist. Ohne diese Kühlmöglichkeit brauchen die senkrechten Platten nicht so genau bearbeitet zu werden, da ihre Funktion, nämlich die Verstei fung des Wärmeschildes, einfach darin bestände, die

horizontalen Platten abzustützen und Schwingungen in ihnen zu verhindern.

Jede der horizontalen Platten 25 ist mit einem kleinen Loch 45 versehen, das in jeden der Kanäle führt, die von den winkelig geformten senkrechten Platten gebildet werden und eine abwärtsgerichtete Kühlmittelströmung zum unteren Teil des Wärmeschildcs gestattet. Eine weitere öffnung 27 im unteren Teil des Wärmeschildes kann vorgesehen sein, damit das Kühlmittel aus den Kammern zwischei den senkrechten Platten und dem Wärmeschild aus strömen kann. Andererseits können auch an geeigtie ten Stellen im Ring 32 öffnungen den Durchtritt de Kühlmittels gestatten. Das Kühlmittel, das durch all· diese Abschnitte des ringförmigen Zwischenraum abwärts strömt, gelangt durch die öffnung 33 urite den Kern und unter die öffnungen in der Kernlager platte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   !. Ummantelung für den Korn eines Atomkernreaktors, bestehend aus einer Vielzahl horizontaler, ringförmiger, den Kern umgebender und innen seiner 1 orni angepaßter !Malten, die in Abstand voneinander u-rtikal übereinander angeordnet sind und ::us mindestens einem ilen Kern umgehenden vertikalen Zylinder, ι! ad u ; c h g e k e n η /. e i e h net, chili der den Kern umgehende Zylinder aus einer Viel/all! um übereinander gesetzten, ringförmigen, sepaiateii W iirnie.schutz.schildeii (27 bzw. 30) besteht, daß /wischen je zwei Schichten dieser Wärmeschutzschilde |27 bzw. 30) jeweils eine der htiri/Oiii:ikn, ringförmigen Planen (25) angeordnet ist und daß in an sich bekannter Weise Vorrichtungen (34) auf diesen lose zusammengefügten Schichtaufbau eine vt/tikale Kraft ausüben und ihn zusammenhalten.

   2 Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daß die Kontaktflächen zwischen den horizontalen Platten (25) und den Wärmeschilden (27 bzw. 30) genau bearbeitet sind.

   3. Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere an die Innenseite jedes zylindrischen Wärmeschildes (27) mehrere senkrechte Fritten (28) angeschweißt sind, die der Form des Kerns angepaßt sind und von ihm einen größeren Abstand halten als die horizontalen Platten (25).

   4. Ummantelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Platten (28) an ihren oberen und unteren Kanten genau bearbeitet sind und dichten Kontakt mit den horizontalen Platten (25) haben.

   5. Ummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere weitere zylindrische Wirmeschilde (30) den ersten zylindrischen Wärmeschild (27) umgibt (bzw. umgeben).

   6. Ummantelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Kraft durch Bolzen (34) erzeugt wird, die in Längsrichtung durch den ringförmigen Raum zwischen den Wärmeschilden verlaufen.

   7. Ummantelung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Kernträger (18) oben mit einer öffnung (22) versehen ist, durch die ein Teil des Kühlmittels in den ringförmigen Raum zwischen Kernträger (18) und Wärmeschild (27) eintreten kann und daß von dort die Strömung zu einer Stelle unterhalb des Kerns (14) verläuft.