DE2327759A1

DE2327759A1 - Kernreaktor

Info

Publication number: DE2327759A1
Application number: DE2327759A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Ing Dr Dorner; Eberhard Michel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-05-30
Filing date: 1973-05-30
Publication date: 1974-12-19
Also published as: DE2327759B2

Description

Kernreaktor Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor, dessen Reaktordruckbehälter über eine mindestens weitgehend geradlinige horizontale Rohrleitung mit einem Dampferzeuger verbunden ist, wobei zwischen einer das Gewicht des Reaktordruckbehälters aufnehmenden Abstützung und einer Abstützung des Dampferzeugers ein Höhenunterschied vorhanden ist. Sie ist insbesondere für Druckwasserreaktoren vorgesehen, kommt aber auch für andere Kernreaktoren in Frage, bei denen hohe Betriebstemperaturen vorliegen; denn die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die aus Wärmedehnungen entstehenden mechanischen Beanspruchungen so klein wie möglich zu halten.
Erfindungsgemäß umfaßt die Abstützung des Dampferzeugers eine schiefe Ebene, deren Neigungswinkel durch das Verhältnis des Höhenunterschiedes zur Länge der Rohrleitung bestimmt ist.
Durch die schiefe Ebene der Abstützung des Dampferzeugers können Wärmedehnungen, die normalerweise zu Versetzungen oder Verbiegungen der Rohrleitung führen, ausgeglichen werden. Wärmebedingte Horizontals und Vertikalbewegungen des mit dem Dampferzeuger verbundenen Reaktordruckbehälters führen deshalb nicht mehr zu unerwünschten Reaktionskräften; vielmehr kann durch Anheben des Dampferzeugers mit Hilfe der schiefen Ebene eine den Innendruck vorteilhaft kompensierende Gegenkraft hervorgerufen werden, wie später noch näher erläutert wird.
Der Neigungswinkel der schiefen Ebene liegt vorteilhaft zwischen 15 und 250. Für Druckwasserreaktoren mit den derzeit üblichen Abmessungen für Leistungen zwischen 700 und 1200 ZWe macht er vorzugsweise etwa'210C aus.
Die schiefe Ebene kann im einfachsten Fall mit Hilfe von zwei keilförmigen Stützkörpern gebildet sein, die als Gleitlager aufeinander verschiebbar sind. Günstiger ist es jedoch, wenn sie in Weiterbildung der Erfindung Teil eines Rollenlagers ist, dessen Rollen sich auf der schiefen Ebene bewegen.
Im Prinzip können auf der schiefen Ebene auch Kugeln zur Übertragung der Kräfte laufen, jedoch ergeben Rollen kleinere Flächenpressungen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden, schematisch vereinfachten Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
Der aus Stahl bestehende, im wesentlichen zylindrische Reaktordruckbehälter 1 eines Druckwasserleistungsreaktors für 1000 MWe ist mit einem nur angedeuteten Stützring 2 in bekannter Weise in einem nicht gezeichneten-Reaktorgebäude abgestützt. Seine strichpunktiert dargestellte Längsachse 3 verläuft vertikal. Die Ebene der Abstützung liegt dagegen horizontal, und zwar am unteren Ende des Reaktordruckbehälters 1.
Der Reaktordruckbehälter 1 ist über zwei horizontale Doppelleitungen 5 und 6 mit zwei Dampferzeugern 7 und 8 verbunden, deren Längsachsen durch die strichpunktierten Linien 9 und 10 angedeutet sind. Die Doppelleitungen 5, 6 sind baulich vereinigte Rohrleitungen für die Hin- und Rückleitung des Primärkühl-Wassers. Sie können zum Beispiel aus zwei konzentrischen Rohren oder aus einem durch eine annähernd geradlinige Wand unterteilten Rohr bestehen.
Die Achsen der Dampferzeuger 7 und 8 sind von der Achse 3 des Reaktordruckbehälters um die Strecke L entfernt. Die strichpunktiert angedeuteten Achsen 12 und 13 der Rohrleitungen 5 und 6 liegen um die Strecke a über der das Gewicht aufnehmenden Abstützung 2 des Reaktordruckbehälters. Außerdem liegen die Achsen 12, 13 um die Strecke b über Abstützungen 15 und 16, die das Gewicht der Dampferzeuger 7 und 8 aufzunehmen haben.
Die Abstützungen 15 und 16 sind, wie insbesondere Figur-2 zeigt, als Rollenlager ausgeführt. Die zylindrischen Rollen 18 laufen zwischen den einander zugekehrten zwei schiefen Ebenen 19 und 20 von zwei keilförmigen Stützkörpern 22 und 23, deren Neigungswinkel{ gleich ist. Der Neigungswinkel: ist durch das Verhältnis der Wärmedehnungen in Längsrichtung der Achsen 3, 9 und 10 und quer dazu, also in Richtung der Achsen 12 und 13 gegeben. Die Quer- oder Horizontaldehnung » 1 ist dabei gleich dem Produkt aus dem Abstand L und dem spezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienten des für die Rohrleitungen 5, 6 sowie den Reaktordruckbehälter 1 und die Dampferzeuger 7, 8 verwendeten Materials sowie der Temperaturdifferenz ß T. Die rechtwinklig dazu verlaufende Wärmedehnung in vertikaler Richtung ist durch die Differenz zwischen der Wärmedehnung über die Strecke a und der Wärmedehnung über die Strecke b gegeben, die sich beide als Produkt aus den Strecken a bzw. b und den Temperaturausdehnungskoeffizienten sowie den Temperaturdifferenzen ergeben. Vereinfacht, d.h.
unter der Annahme gleicher Temperaturausdehnungskoeffizienten und gleicher Temperaturen ist der Neigungswinkel durch das Verhältnis des Höhenunterschiedes (a-b) zwischen den Abstützungen 2 und 15 bzw. 16 zur Länge Rohrleitungen 5, 6 bestimmt, die im wesentlichen gleich dem Abstand L ist. Bei den üblichen Abmessungen des Kühlmittelkreises gegenwärtiger Druckwasserreaktor-Kernkraftwerke für ein 700 MWe ist der Neigungswinkel - 210.
Mit der erfindungsgemäßen schiefen Ebene werden die Dampferzeuger 7 und 8 beim Aufheizen der Kernreaktoranlage von zum Beispiel Zimmertemperatur (2000) auf Betriebstemperatur (300 bis 350°C) nicht nur radial vom Druckbehälter 1 weggeschoben sondern gleichzeitig angehoben. Durch das Anheben wird vermieden, daß die sich dehnenden Rohrleitungen 5, 6 verbogen werden. Die in den Rohrleitungen 5, 6 zum Bewegen der Dampferzeuger erforderliche Kraft ergibt zugleich eine Entlastung, da sie der Zugbeanspruchung entgegenwirkt, die durch den Innendruck im System hervorgerufen wird.
Die zum Anheben der Dampferzeuger notwendige Kraft und gegebenenfalls die Kraft zum Überwinden der Reibung erzeugt am Dampferzeuger 7, 8 ein Kippmoment, da die Achsen 12, 13 der Rohrleitungen 5, 6 um das Maß b über den Abstützungen 15, 16 liegen. Zum Ausgleich kann man die Abstützungen 15, 16 außermittig in bezug auf die Dampferzeugerachsen 9, 10 anordnen, wie in Fig. 3 für den Dampferzeuger 7 vereinfacht angedeutet ist. Das durch den Pfeil G gekennzeichnete Gewicht des Dampferzeugers ergibt dann mit dem Hebelarm e der Exzentrizität des Lagers 15 das ausgleichende Gegenmoment. Die Exzentrizität beträgt bei dem als Beispiel angeführten Druckwasserreaktor 0,89 m.
3 Figuren 4 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche: 1. Kernreaktor, insbesondere Druckwasserreaktor; dessen Reaktordruckbehälter über eine mindestens weitgehend geradlinige horizontale Rohrleitung mit einem Dampferzeuger verbunden ist, wobei zwischen einer das Gewicht des Reaktordruckbehälters aufnehmenden Abstützung und einer Abstützung des Dampferzeugers ein Höhenunterschied vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (15,16) des Dampferzeugers (7,8) eine schiefe Ebene (11,20) umfaßt, deren Neigungswinkel (s) durch das Verhältnis des Höhenunterschiedes (a-b) zur Länge der Rohrleitung (5,6) bestimmt ist.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel () der schiefen Ebene (19,20) zwischen 15 und 250 liegt, vorzugsweise etwa 210 beträgt.
3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch- gekennzeichnet, daß die schiefe Ebene (19,20) Teil eines Rollenlagers ist.
4. Kernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die schiefe Ebene (15,16) den Dampferzeuger (7,8) außermittig abstützt (Fig. 3) L e e r s e i t e