DE2237208A1

DE2237208A1 - Kernreaktor

Info

Publication number: DE2237208A1
Application number: DE2237208A
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl Ing Pernstich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-07-28
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1974-02-07
Also published as: US3939038A; CH552874A; GB1431939A; IT992671B; JPS4951496A

Description

Die Erfindung "betrifft einen Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen mindestens annähernd zylindrischen Mantel und einen diesen unten abschließenden Boden aufweist und Kernbehälter umfaßt, wobei zwischen dem unteren Ende des Kernbehälters und dem Boden eine Abstützung als Kernbehälterabsturzsicherung angeordnet ist. Die Kernbehälterabsturzsicherung hat die Aufgabe, den bei einem Bruch des Kernbehälters nach unten fallenden Kern so aufzufangen, daß eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist. Eine zu diesem Zweck bisher vorgesehene, als Schemel bezeichnete Abstützung, wie sie beispielsweise aus dem Buch YGB -" Kernkraftwerksseminar 1970, Seite 33, Abbildung 4, bekannt ist, verteilt das Gewicht auf einen verhältnismäßig kleinen Bereich im Kugelboden des Reaktordruckbehälters. Dadurch können örtlich hohe Beanspruchungen entstehen. Ziel der Erfindung ist demgegenüber eine Abstützung mit einer besseren Verteilung der von der Kernbehälterabsturzsicherung ausgehenden Kräfte auf den Reaktordruckbehälter, um dessen denkbare Beanspruchungen klein zu halten.

Erfindungsgemäß ist die Kernbehälterabsturzsicherung eine Fachwerkkonstruktion, die an mehreren Stellen in der Nähe des Mantels am Boden des Reaktordruckbehälters abgestützt i3t. Die Fachwerkkonstruktion ist ein leichter und doch stabiler Bauteil, der das Kerngewicht großflächig in den Mantel des Reaktordruckbehälters einleiten kann. Dies ergibt die gewünschte Verringerung der Kräfte, die zusätzlich zu den normalen Betriebsbeanspruchungen auf dem Reaktordruckbehälter einwirken können und gerade für einen Unfall, der allein zma. Wirken der Kernbehälterabsturzsicherung führen kann, besonders wichtig ist. Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Fachwerkkonstruktion weitere Aus£&h£UJigsmöglichkeitQn mit zusätzlichen Vortei-

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len, die im folgenden noch näher dargelegt werden.

Die Fachwerkkonstruktion kann einen zentralen Stützkörper aufweisen, der über Ober- und Untergurtstäbe mit am Boden des Reaktordruckbehälters abgestützten Blechen verbunden ist. Die Bleche können vorteilhaft durch einen Ring verbunden werden, wodurch eine stabile Konstruktion mit einem Ausgleich der Kräfte bei schiefer Beanspruchung entsteht. Der zentrale Stützkörper gestattet ein sicheres Auffangen des Kernbehältera auch bei Rissen, die eine solche Schiefstellung des Kernbehälters zur Folge haben.

Der Stützkörper kann über eine Dehnschraube mit dem Boden des Reaktordruckbehälters verspannt sein. Eine solche Befestigung ist leicht lösbar. Sie gestattet durch den großen Abstand zwischen der Verbindung von Dehnschraube und Reaktordruckbehälter einerseits und den am Reaktordruckbehälter abgestützten Blechen andererseits einen günstigen Ausgleich von Fertigungstoleranzen. Dabei ist zu beachten, daß der Stützkörper selbst im Normalfall nicht mit dem Boden des Reaktordruckbehälters in Berührung kommt, so daß er unter der Last des Kernbehälters einen durch Verformung des Fachwerks entstehenden Weg zurücklegen kann, über den kinetische Energie des herabfallenden Kernes abgebaut wird.

Mit Vorteil kann die Fachwerkkonstruktion einen in den Kernbehälter ragenden Zentrierring aufweisen. Der Ring ist vorteilhaft mit der dem Kernbehälter zugekehrten Seite der Bleche fest verbunden, so daß die seitliche Führung mit geringen Kräften vom Boden des Reaktordruckbehälters ausgeübt werden kann.

Stützkörper und Bleche werden vorteilhaft so ausgeführt, daß sie sich in Richtung zum Kernbehälter verjüngen. Macht man dabei den kleinsten Querschnitt im Bereich der Verjüngung so klein, daß er durch die Last des Kernbehälters bis über die Fließgrenze beansprucht ist, so ergibt sich eine energieverzehrende Verformung, die ein Abbremsen des bei einem Unfall herab-

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stürzenden Kern sicherstellt. Man vermeidet dadurch Stoßbeanspruchungen des Reaktordruckbehälters.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.. Dabei ist in Fig. 1 von einem Druckwasserleistungsreaktor in perspektivischer Darstellung der Reaktordruckbehälter gezeigt. Die Fig. und 3 zeigen in zwei zueinander senkrechten Ausschnitten den unteren Teil des Reaktordruckbehälters mit der erfindungsgemäßen Kernbehälterabstürζsicherung in größerem Maßstab.

Der Reaktordruckbehälter 1 hat einen zylindrischen Mantel.2, der unten durch den Kugelboden 3 abgeschlossen ist und unterhalb der Kühlmittelstutzen 4 den Kern 5 enthält. Oben ist der Reaktordruckbehälter durch einen lösbaren Deckel 6 verschlossen, der Rohrstutzen 7 für Steuerstabantriebe trägt.

Der Kern 5 ist in bekannter Weise aus einzelnen Brennelementen zusammengesetzt, die vom Kernbehälter 10 umschlossen werden. Über ein Kerngerüst 11 sind die Brennelemente am Flansch des Kernbehälters 10 abgestützt (Fig. 2), der seinerseits mit seinem oberen, nur in der Fig. 1 sichtbaren Rand 13 auf einer Schulter 14 des Druckbehälters 1 aufsitzt.

Zur Sicherung des Kernbehälters gegen einen Absturz bei einem Unfall, der die Tragfunktion der Schulter 14 beeinträchtigt, ist eine Fachwerkkonstruktion 17 zwischen dem Boden 3 und dem Reaktorkern 5 angeordnet. Sie umfaßt einen zentralen Stützkörper 18, der aus acht Blechen 19 und einem Rohrkörper 20 besteht. An den Blechen 19 sind jeweils acht gegenüber der Horizontalen geneigte Rohre als Obergurte 22 und Untergurte 23 angeschweißt, die an ihrem dem Stützkörper abgekehrten Ende mit Knotenblechen 25 verbunden sind. .

Die Knotenbleche 25 sitzen in der Nähe des Mantels 2 des Reaktordruckbehälters, beim Ausführungsbeispiel genau unterhalb des Kernbehälters 10 am Boden 3 des Reaktordruckbehälters auf.

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Sie sind in einer Ebene zwischen Ober- und Untergurten 22, 23 durch einen Ring 26 miteinander verbunden. Ein weiterer Ring 27 ist ale Zentrierring an dem dem Kern 5 zugekehrten Ende der Knotenbleche 25 derart vorgesehen, daß er in den Flansch 12 des Kernbehälters 10 hineinragt.

Wie man sieht, verjüngen sich die Knotenbleche 25 und die Bleche 19 des Stützkörpers 18 in Richtung zum Kern 5 hin. Der kleinste Querschnitt, der für die Knotenbleche 25 mit 30 bezeichnet ist und beim Stützkörper 18 durch die Stirnfläche 31 gegeben ist, wird bei einer Belastung durch den Kern 5 über die Fließgrenze hinaus verformt, so daß ein wesentlicher Teil der kinetischen Energie des herabfallenden Kernes 5 durch die Verformungsenergie aufgenommen wird.

Zur Festlegung der Fachwerkkonstruktion 17 let in der Ich·· des Reaktordruckbehälters 1 am Kugelboden 3 eine Hülse 33 Bit einem Deckel 34 angeschweißt, in dem ein Schlitz für da· Durchstecken des Hammerkopfes 35 einer Dehnachraube 36 vorgesehen ist. Über die Dehnschraube 36 wird mit einer Mutter 37 die Fachwerkkonstruktion 17 festgespannt, wobei zwischen dem unteren Rand 40 des zentralen Stützkörpers 18 und dem Kugelboden 3 ein Abstand von beispielsweise 20 mm bestehen bleibt, der die Verformung der Fachwerkkonstruktion zur Energieaufnahme gestattet.

Die Knotenbleche 25 können ebenso wie die Bleche 19 des Stützkörpers 18 zur Strömungsführung herangezogen werden, um da· Kühlmittel,beim Ausführungsbeispiel leichtes Wasser, von unten möglichst gleichmäßig in den Kern 5 hineinzuführen. Sie können zu diesem Zweck auch mit Fortsätzen versehen sein, die für die Funktion als Kernbehälterabsturzsicherung nicht benötigt werden.

8 Patentansprüche 3 Figuren

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Claims

- 5 - VPA 72/9456 Patentansprüche:

rlΛ Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, der einen mindestens annähernd zylindrischen Mantel und einen diesen unten abschließenden Boden aufweist und einen Kernbehälter umfaßt, wobei zwischen dem unteren Ende des Kernbehälters und dem Boden des Reaktordruckbehälters eine Abstützung als Kernbehälterabsturzsicherung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernbehälterabsturzsicherung eine Fachwerkkonstruktion (17) ist, die an mehreren Stellen in der Nähe des Mantels (2) am Boden (3) des Reaktordruckbehälters (l) abgestützt ist.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pachwerkkonstruktioni,(l7) einen zentralen Stützkörper (18) aufweist, der über Ober- und Untergurtstäbe (22,23) mit am Boden (3) des Reaktordruckbehälter (1) abgestützten Knotenblechen (25) verbunden ist.
3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Knotenbleche (25) durch einen Ring (26) verbunden sind.
4. Kernreaktor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (18) über eine Dehnschraube (36) mit dem Boden (3) des Reaktordruckbehälters (1) verspannt ist.
5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fachwerkkonstruktion (17) einen in den Kernbehälter (10) ragenden Zentrierring (27) aufweist.
6. Kernreaktor nach Anspruch 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (27) mit der dem Kernbehälter (10) zugekehrten Seite der Knotenbleche (25) fest verbunden ist.
7. Kernreaktor nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Stützkörper (18) und die Knotenbleche (25) in Richtung zum Kernbehälter (10) verjüngen.

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8. Kernreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Querschnitt (30,31) im Bereich der Verjüngung durch die Last des Kernbehälters (10) bis über die Fließgrenze beansprucht ist.

ORIGINAL INSPECTED

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