DE2251968A1

DE2251968A1 - Thermische isolation fuer druckgefaesse

Info

Publication number: DE2251968A1
Application number: DE2251968A
Authority: DE
Inventors: William Birch; Jean Brissaud
Original assignee: TECHNIGAZ PARIS; Nuclear Power Group Ltd
Current assignee: TECHNIGAZ PARIS; Nuclear Power Group Ltd
Priority date: 1971-10-26
Filing date: 1972-10-23
Publication date: 1973-05-03
Also published as: GB1411375A; FR2158955A5; US3920518A; DE2251968C2; IT969956B; BE790519A; JPS504616A

Description

ΐι -525.- He.

ü-armiüch-Partentlrchen, 23.Okt. 1972 Hs-He/ü

ErilGrAZ, Paris 8, 21 Avenue George V., Prankreich ΪΠΕ liUGLSAll POWEH GKOUP M¹D*, Hadbroke Hall, Knutsford, Cheöhire, England

•i'liertnische Isolation für Druckgefäße

Die Erfindung betrifft thermische Abschirmsysterne, die insbesonders, aber nicht ausschließlich, bei gasgelriihlten Hochtemperatur-Keriireaktoren verwendbar sind.

Die Verwendung von Druckgefäßen aus vorgespanntem Beton zur Unterbringung des unter Druck stehenden Primärkreislaufes von gasgekühlten Reaktorsystemen zog die Entwicklung von hochwirksamen thermischen Isolationen nach sich, die im Wirkungsbereich von Hochdruckgasen funktionsfähig sind. Fahrend der Übergang von stählernen auf Spannbetondruckgefäße

303318/0790

die Entwicklung; wirtschaftlicherer K eriir erlc torter axt werke in Lezug auf die li-röße und den Arbeitsdruck ermöglichte, mußte doch ein l-'oigeproblem der neuen Entwicklung, nämlich das der Empfindlichkeit des iietons gegenüber hohen Temperaturen, gelost werden. i'srnperaturbegrenzungen sowohl bezüglich der absoluten Temperatur als auch des zulässigen Tetaperaturgrr.tienten durch die ü-eiaiDwände hindurch, erfordern eine thermische Abschirmung, die mi dor inneren ü-efäßwand vorgesehen ist, um das iiealctorkühlmittel vom ,ueton des Druckgefäßes zu trennen. iJie in einem gasgekühlten Kernreaktor verwendete Isolation muß auch so ausgelegt sein, daß sie in dem intensiven Lärmpegel, der von den Graszirkulationen ausgeht, widersteht oder von ihm isoliert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein thermisches Abschirmsystem zu schaffen mit einer Isolierung, die von einer metallenen hitzeseitigen J'lächenstruktur aufgenommen und gehalten wird.

Die hitzeseitige IPlächenstruktur muß sowohl eine beträchtliche relative thermische Expansion und andere Betriebsbelastungen aushalten als auch gleichzeitig die Integrität und Dauerhaftigkeit des Systems garantieren.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein thermisches

8AD ORIGINAL

309818/0790

, dadurch Abschirtüsystem für ein Druckgefäß, das/gekennzeichnet ist, daß ein poröses"Isolationsmaterial zwischen einer Metallauskleidung und einer inneren flexiblen Membrane durch Bolzen gehalten wird, die mit der Metallauskleidung und der flexiblen Membrane verbunden sind.

Die flexible Membrane ist vorzugsweise mit flexiblen Wellungen versehen und mit gewellten Verzweigungen, die !lachen mit polygonaler Aufteilung begrenzen.

Die Membrane kann aus einer Anzahl metallener Platten bestehen, die entlang ihrer Ränder durch flexible metallische Membranteile verbunden sind.

Die Membrane kann auch aus verhältnismäßig dünnem. Metallquerschnitt bestehen, der innerhalb der durch die Wellungen definierten polygonalen !Flächen durch Metallplatten verhältnismäßig dicken Querschnitts auf der Innen- oder Außenfläche der Membrane versteift ist.

Vorzugsweise sind FiIteröffnungen vorgesehen, um eine Möglichkeit des Druckausgleiches innerhalb der Isolierschicht zu schaffen und um Öffnungen für ein kontrollierbares maximales Druckdifferential vorzusehen. Die I'ilteröffnungen können in den Befestigungsbolzen angeordnet sein.

309818/0790 ^BAD

Die I3efestigungsbolzen sind vorzugsweise rohrförmig, und die aus iietall bestehenden Druckplatten oder die flexib-' Ie Iiembrane kann mit den Bolzen mittels der Explosionsschweiß-'fechnik verbunden werden.

«

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform, jedoch nur beispielsweise, beschrieben: Es stellen dar:

Fig. 1 einen Seil einer flexiblen iiembrane entsprechend der Erfindung, die bei KernreEiktordruckgefäßen verwendbar ist, im Aufriß;

Fig. 2 einen Teilschnitt gemäß der Linie Χ-Σ, in Richtung des Pfeiles Y in Fig. 1 gesehen;

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine gegenüber den Fig. 1 und 2 andersartige Ausbildung einer flexiblen Iiembrane;

Fig. 4 einen Schnitt zur Verdeutlichung weiterer konstruktiver Details der Ausführungsform gemäß Fig. 3;

Fig. 5 Einzelheiten der Befestigungsbolzen gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine andere Ausführung eines Befestigungsbolzens und

»AD ORIGINAL

309818/0790

j?ig. 7 eine Alternativ-üsfütarung eines Sinter-

tnetallfilters gemäß der iJrfindung.

wie in den Pig. 1 und 2 dargestellt, ist die thermische

Abschirmung auf einer wassergekühlten Auskleidung/aus Flußstahl angebracht, die die innere Umhüllung des Betondruckgefäßes darstellt, und schließt Lagen aus keramisher V/olle oder einem ählichen porösen Isoliermaterial 2 ein, die durch verschiedene Stützfolien und Bewehrungsmatten 3 unterteilt sind, ex'gänzt durch Metalleisten 4 an vertikalen Oberflächen. Die Isolierung 2 wird gegen die Auskleidung 1 durch eine Anzahl starrer Druckplatten 5 gepreßt, die mit Hilfe rohrförmiger Bolzen 6, die an der Auskleidung angeschweißt sind, an der Isolierung anliegen. Der Bolzen weist eine frik-cionsgeschweißte.. Verbindung 7 zweierlei Metalls auf, so daß er zum Seil aus Flußstahl zur Verbindung mit der Auskleidung und zum anderen hitzeseitigen Teil aus austenitischem Edelstahl besteht.

Eine Möglichkeit der Verbindung der Druckplatte 5 den Bolzen ist in Fig. 5 detailliert dargestellt, die eine Möglichkeit verdeutlicht, eine Schweißnaht explosiv herzustellen, indem eine kleine Ladung 8 innerhalb des normalen Loches im rohrförmigen Bolzen zur Detonation gebracht wird. Dies bewirkt , daß sich die Mündung des Loches ausweitet und

309818/0790

mit dem konischen l'eil eines Stoßringes 9 schlagverschweißt wird , der wiederum.mit der Druckplatte 5 verschweißt ist. Diese Anbringungsmethode ermöglicht eine sehr prasisc Anordnung der Platten und den Ausgleich ungünstiger Eosilionstoleranzen mit sowohl axialer als auch winkelförmiger Abweichung innerhalb der Kombination der Platte 5 des Bolzens 6 und der Auskleidung 2.

Der Stoßring schliei3t üas-AUsgleichsöffnungen 10 ein, die an der Unterseite einer filterscheibe 11 enden, die das Austreten der aus keramischer Wolle bestehenden Isolation verhindern soll. Wie in i'ig. 6 gezeigt, ist das Loch im Bolzen 6 mit einem Isoliermaterial 13 gefüllt und von einer aufgeschraubten Halte-.scheibe 12 abgedeckt und bildet so eine Labyrinthfortsetzung der (iasausgleichsöffnungen 10, um eine maximale Verminderung des starken Schalldruclces zu erzielen, der in dem Gaskreislauf eines Kernreaktors herrschen kann, und um akustische Beschädigungen oder eine Aufspaltung des Isolationsmaterials zu vermeiden.

Zurückkommend auf die Fig. 1, 2, und 3 sind flexible i«iembranteile 14 oder 15 mit starren Druckplatten 5 bzw. durchbrochenen Druckplatten 17 verschweißt, so daß eine zusammengesetzte durchgehende Metallmembrane entsteht. Die flexiblen Membranenteile können sich entweder in drei oder in vier Hichtungen erstrek-

BAD ORIGINAL

309818/0790

ken. Die Hohlräume innerhalb der Wellungen werden beim Zusammenbau mit verformten keramischen fasern 21 ausgefüllt, um das Sindringen der Hauptlage 2 der Isolation zu verhindern. Die gellten !'eile schließen zusätzliche Verbindungselemente ein zum Ausgleich größerer Abweichungen von der Ebene der zu isolierenden Auskleidung. Ein typisches 90° Winkelstück ist in Pig. 1 mit 16 bezeichnet. Weitere Einzelheiten der Herstellung der gewellten Seile sind in den ü-B-PS 1 147 950 und 1 137 offenbart.

Die hitseseitige Flächenstruktur gemäß der Erfindung kann angewandt v/erden bei flachen, einfach oder doppelt gekrümmten Flächen und ermöglicht die Anordnung von Durchbrüchen kleiner oder großer Durchmesser. Eine typische Einfügung eines kleinen Durchbruchs in die Betonkonstruktion ist in den Pig. 3 und 4 gezeigt, wobei die Befestigung der durchbrochenen Druckplatte 17 mittels einer Wärmescliutzmanschette 18 erfolgt, die mit einem ringförmigen Haltestreifen 19 verschweißt ist, der wieder in eine imt des das Druckgefäß durchdringende!Auskleidungsrohrs 20 eingepaßt ist.

Fig. 7 zeigt eine andere Ausführung eines Sintermetallfilters, dec aus zwei Scheiben 21 und' 22 aus Sintermetall besteht, die einen zur Bohrung hin offenen Raum 25 begrenzen und an den

309818/0790

äußeren Bändern 24 abgedichtet sind.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführung beschränkt. So kann beispielsweise die flexible Membrane einschließlich der Wellungen aus einem einzigen dünnen Blech bestehen»und die starren Druckplatten können auf die Membran aufgesetzt oder von ihr überdeckt sein. Ss können" auch andere Möglichkeiten der Befestigung der Bolzen und der hitzeseitigen Flächenstruktur vorgesehen werden und auch die Isolation aus anderem Material bestehen und, wie in der GB-PS 1 194 333 beschrieben, lagenförmig angeordnet sein.

Der beschriebene gewellte Aufbau bildet eine durchgehende hitzeseitige Fläche, die in ihrer Ebene auftretende thermische differenzielle ^; Bewegungen durch Biegeverformung der Krümmungen bei den gewellten !Teilen absorbiert» im Gegensatz zu den gleitenden Dichtungseinrichtungen bei früheren Heaktoren, die ähnliche Abschirmungen mit porösem Isoliermaterial verwendeten. Die Erfindung hat den Vorteil, solche gleitenden !'eile zu vermeiden und bietet eiie größere Vollkommenheit bezüglich des Schutzes der isolation und der G-asaustrittskontrolle, insbesondere, weil jeder ti-asdurchtritt über verlustlose Filter erfolgt. Außerdem werden die Anzahl -der Einzelteile der hitzeseitigen Fläche vermindert und die Einzel-

309818/079 0

teile selbst vereinfacht , -wobei "beim Aufbau die beschriebene jjiiplosionsschweirSvex'bindung den Zusammenbau der Abschirmung
beträchtlich erleichtert.

Ss muß noch erwähnt werden, daß die Erfindung auch auf andere Druckgefäßanordnungen anwendbar und nicht auf die Verwendung bei Kernreaktoren beschränkt ist.

309 8 18/0790

Claims

- ίο -

'£ a t e η t a η ο ρ r U ehe

1. J [Thermische Abschirmung für Druckgefäß, dadurch

g . kennzeichne t , daß ein porüses Isoliermaterial (2) zwischen einer netallauskleidung (1) und einer inneren flexiblen i-iembrane durch Bolzen (6) gehalten wi^d, die mit der lietallauskleidung und der flexiblen Membrane (14» 15) Verbunden sind.

2. l'hermische Abschirmung nach ,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible liembrane mit flexiblen V/ellungen (1p) un.d gewellten Verzweigungen (14) versehen ist, die Plächen mit poligonaier Aufteilung begrenzen.

3. Thermische Abschirmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die i-iembrane aus einer Anzahl metallener Platten (5, 17) besteht, die entlang ihrer Ränder durch flexible Hembranteile (14, 15) verbunden sind.

4. !Thermische Abschirmung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane aus einem verhältnismäßig dünnen idetallquerschnitt besteht, der innerhalb der durch die Wellungen (14, 15) definierten polygonalen

BAD ORIGINAL

3098 18/0790

■flächen durch jietallplatten (5, 17). Verhältnismäßig diesen Querschnitts auf der Innen- oder Außenfläche der Henibrane versteift ist.

5, [thermische Abschirmung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß FilteröffiTiHigen (10) vorgesehen sind, um den Brück innerhalb des Isoliermat-erials auszugleichen und um Öffnungen für' ein kontrollierbares Druckdifferntial vorzusehen.

5. thermische Abschirmung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die PiIteröffnungen ,(1G) in den Bolzen (6) vorgesehen sind.

7. iEheriDische Abschirmung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 "bis. 6, dadurch g e k e η nz e i c h η e t , daß die Bolzen (6) rohrförmig und mit den metallenen Druckplatten (5, 17) und bzw. oder der Membrane mittels der Explösionsschvieißtechnik vabunden sind. '

8. Druckgefäß, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß es mit einer thermischen' Abschirmung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 versehen ist.

IAD ORIGINAL

309 818/07SLÖ .