DE2333824A1

DE2333824A1 - Kernkraftanlage

Info

Publication number: DE2333824A1
Application number: DE19732333824
Authority: DE
Inventors: David Geoffrey Leigh
Original assignee: Clarke Chapman John Thompson Ltd
Current assignee: Clarke Chapman Group Ltd
Priority date: 1972-07-04
Filing date: 1973-07-03
Publication date: 1974-02-21
Also published as: GB1389134A; FR2191217B1; DE2333824B2; FR2191217A1; DE2333824C3

Description

Me Erfindung betrifft eine Kernkraftanlage.

Bei der Auslegung bzw. Konstruktion solcher Teile eines Kernreaktors, die als das Diagitter (diagrid) und der Diagitter-Behälter bekannt sind, müssen viele Faktoren berücksichtigt werden und der bedeutendste dieser Faktoren ist die Auslegung bzw. Ausbildung der Schweißverbindung zwischen den Komponenten, Die den schwierigeren Bedingungen ausgesetzten Schweißverbindungen müssen vollständig geröntgt v/erden können.

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Ein v/eiterer Faktor besteht in dem Ziel, soweit wie möglich Durchgänge durch die Wandung des Diagitter-Behälters zu verringern, der den Kernbrennstoff-Kern (nuclear core) trägt und ebenfalls das den Einlaßdruck aufweisende Kühlnittel enthält.

Bei einem Kernreaktor, bei dem der Core bzw« Kern mittels einer Flüssigkeit, beispielsweise einem flüssigen Alkalimetall gekühlt wird, trägt das Diagitter säulenförmige "Abstützpfcsten bzw. Abstützträger (leaning posts)", von denen jeder in dem Zentrum einer Gruppe von Brennstoffelement-rAnordniingeti gelegen ist, die ebenfalls von dem Diagitter getragen werden. Jeder Abstützträger sieht eine seitliche Abstützung für die Brennstoffelement-Anordnungen in seiner Gruppe vor.

Ein weiteres Erfordernis, das erfüllt v/erden muß, ist der Ausgleich der Kräfte, die an den Brennstoffelement-Anordnungen aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck-Flüssigkeits-Kühlmittel und dem Niederdruck-Flüssigkeits-Kühlmittel angreifen.

Ziel der Erfindung ist es, eine Kernkraftanlage zu schaffen, bei der diese Erfordernisse auf eine vorteilhafte Weise erfüllt sind.

Bei einer erfindungsgemäßen Kernkraftanlage werden die Abstützträger-Anordnungen und die Kern-Brennstoffelement-Anordnungen durch eine Gitteranordnung getragen, die sich quer durch den Diagitter-Behälter erstreckt und durch die Hülle bzw. den Mantel des Behälters nur an dem Umfang der Gitteranordaung getragen wird, während in den Abstützträger-Anordnungen Durchgänge vorgesehen sind, durch die das Niederdruck-Flüssigkeit s-Kühlmittel über dem Diagitter-Behälter auf die Brennstoffelement-Anordnungen zu dem Zv/eck einwirken kann, daß die

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an den Brennstoffelement-Anordnungen angreifenden hydraulischen Drücke ausgeglichen werden.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die untere Schale bzw. den unteren Mantel des Behälters in einer geeigneteren druckfesten Gestalt, wie beispielsweise einer teilweise sphärischen Gestalt mit weniger Durchdringungen bzw, Durchführungen durch den Mantel auszuführen, während die Diagitter-Streben in einem reinen einfachen Aufbau vorgesehen werden können.

Die Streben können mit der Behälterwand durch Eressprofile (e::trusioEß) oder Schmiedestücke mit !-Querschnitt verbunden sein, die an die Streben und die Behälterwand mittels Stumpfnähten angeschweißt sind, die mittels Röntgenstrahlen vollständig geprüft werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht von unten eines Diagitter-Behälters, wobei die Wandung teilweise weggenommen ist, um die Unterseite des Diagitters darzustellen,

Pig. 2 einen Schnitt entlang Linie II - II in Pig. 1,

3 eine teilweise Ansicht der Oberseite des Diagitters,

Fig. 4- eine vergrößerte Teilansicht des Teiles "B" in Pig· 2

Fi^o 5 eine Teilansicht entlang Liiiie V - V in Fig. 2.

Nach den Fig. 1 und 2 ist die untere Stirnwand des Diagitter-

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Behälters eines natriumgekühlten Kernreaktors in der Form einer hemisphärischen Schale bzw. eines halbkugelförmigen Mantels 10 vorgesehen. Der Mantel 10 weist sechzehn zylindrische Durchdringungen "bzw. Durchgänge 12 auf, von denen jeder in der Form eines Schmiedestückes oder Plattenpreßlinges umfangsmäßig in eine öffnung in dem Mantel 10 geschweißt ist. Von dem Mantel 10 stehen ebenfalls sieben Abstützträger-Anordnugen 14 für sekundäre Abschaltsysteme vor.

Der Mantel 10 enthält acht radiale Streben 16, die untereinander durch sehnenfö'rmige Streben 18 verbunden sind. Das Diagitter weist eine Kopfplatte 20 auf.

Die Streben 16 und 18 tragen achtundsiebzig Abstützträger-Anordnugen 22, von denen jede einen äußeren Zylinder 24 umfaßt, der sich zwischen' einer Strebe und der Kopfplatte 20 erstreckt.

Das untere Ende jedes Zylinders 24 trägt acht Arme 26, von denen jeder eine Brennstoffelement-Trägerschale 28 trägt bzw. abstützt.

In Fig. 4 ist die Abstützträger-Anordnung mehr im einzelnen dargestellt. Jeder Zylinder 24 umfaßt ein unteres Endstück 30, das die Arme 26 trägt, einen zwischengeschalteten Zwischenabschnitt 32, der an das Endstück 30 stumpfgeschweißt ist, und ein oberes Endstück 34, das an den zwischengeschalteten Abschnitt 32 und die Kante einer Öffnung in der Kopfplatte 20 stumpfgeschweißt ist.

Der äußere Zylinder 24 enthält einen inneren Zylinder 36, der ein unteres Endstück 38, das an innere und äußere zylindrische Abschnitte 40, 42 stumpfgeschweißt ist, und ein oberes Endstück 44 aufweist, das an di-e zylindrischen Abschnitte 40, 42

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stumpfgeschweißt ist.

Das Endstück 44 ist mit dem oberen Abschnitt des nicht dargestellten Abstützträgers integral vorgesehen.

Der innere Zylinder 56 wird in dem äußeren Zylinder durch eine Stange 46 mechanisch niedergehalten,· deren unteres, mit Gewinde versehenes Ende in das untere Endstück 30 geschraubt ist und die durch eine Bohrung in dem oberen Endstück 44 hindurchgeführt ist. Das obere Ende der Stange 46 ist mit Gewinde versehen und weist eine Mutter 48 und eine an der Oberseite des Endstückes 44 angreifende Unterlegscheibe auf. Die Stange 46 verläuft durch den zylindrischen Abschnitt 40, weist jedoch einen Durchmesser auf, der kleiner als der Innendurchmesser dieses Abschnittes ist, so daß ein Spielraum bzw. Zwischenraum 4y vorgesehen ist.

Die Stange 46 verläuft durch eine Bohrung in dem unteren Endstück 38, die einen größeren Durchmesser als die Stange 46 aufweist, um einen ringförmigen Zwischenraum bei 50 vorzusehen.

Die Mittelbohrung durch das obere Endstück 44 ist auf einem Teil ihrer Strecke bei 52 hinterdreht und steht mit radialen Bohrungen 54 durch das Endstück 44 in Verbindung, die zu dem Raum über der Kopfplatte 20 hin offen sind.

Das obere Endstück 44 weist ebenfalls parallel zu ihrer Mittelachse verlaufende durchgehende Bohrungen 56 auf, die den Innenraum der rohrförmigen oberen Konstruktion des Abstützträgers mit dem Saum zwischen den zwischengeschalteten Abschnitten 40 und 42 verbinden.

Das untere Endstück 30 weist radiale Bohrungen 59 auf» die d!en fiaum, der zwischen den unteren Endstückes 30, 38 begrenzt ist,

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und nicht gezeigte zugeordnete Durchgänge verbinden, die sich in den Armen 26 erstrecken und von denen jeder zu den Inuenraum des zugeordneten Brennstoffelement-Trägergefäßes führen.

Die zwischengeschalteten Abschnitte 40 und 4-2 weisen gefluchtete Iängs-Durchgangs-Schlitze bei 60 auf.

Es wird jetzt die Betriebsweise beschrieben.

Flüssiges Alkalimetall-Kühlmittel wird durch eine nicht dargestellte äußere Pumpe in dexi Behälter 10 durch die Durchgänge 12 gepumpt und füllt den unteren Teil des Behälters bis zu der Kopfplatte 20. Das Hochdruck-Kühlmittel verläuft durch die Schlitze 60 in den Innenraum jedes zv/ischenge se halteten Abschnittes 40 und durch die Bohrungen 56 aufwärts zu dem Innenraum des oberen Teils jedes Abstützträgers.

Hochdruck-Kühlmittel tritt in jedes Brennstoffelement durch Schlitze in dem Brennstoffelement-Trägergefäß an dessen unteren Ende ein und verläuft in Aufwärtsrichtung durch das Element, v/obei es Wärme abführt. Es tritt ein Druckabfall durch jedes

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Element von etwa 5»6 kg/cm (about 80 lbs. per square inch) auf. Dieser Druckabfall verursacht eine Kraft, die dazu neigt, das Brennstoffelement aufwärts zu bewegen. Das Kühlmittel mit geringerem Druck verläßt die Elemente und bildet einen Teil des Kühlmittelkörpers über der Kopfplatte 20, von wo das Kühlmittel kontinuierlich abgezogen und wieder in den Kreislauf geführt wird.

Die Bohrungen 54- und die Zwischenräume 52, 4-9 und 50 sehen Abzugs-Durchgänge auf, durch die das Kühlmittel mit geringerem Druck zu den Innenräumen der unteren Endstücke 30 abgezogen wird.

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Das Wiederdruck-Kühlmittel wird durch die Bohrungen 59 und die Durchgänge in den Armen 26 zu den Innenräumen der Brennstoffelement-Träger 28 abgezogen und den Brennstoffelement-Anordnungen in einer solchen Weise zugeführt, daß sichergestellt ist, daß zu der oben erwähnten, aufwärts wirkenden Kraft ein Gegengewicht gebildet wird.

Es kann eine sehr einfache und wirksame Konstruktionsform für die Streben 16 benutzt v/erden.

Jede Strebe 16 ist, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, an einen Preßling bzw. ein Gußstück (extrusion) 70 mit T-Querschnitt stumpfgeschweißt, das seinerseits an den Mantel 10 stumpfgeschweißt ist.

Die Streben 16 werden infolgedeaen nur an ihren Enden durch den Hantel 10 getragen, so daß das Diagitter als ein Ganzes nur an seinem Umfang getragen wird und unabhängig von der Form der Konstruktion des unteren Teils des Mantels 10 ist. Der untere Teil des Mantels 10 kann infolgedessen so ausgelegt bzw. aufgebaut sein, daß er eine sehr gute druckhaltende Gestalt aufweist.

Es kann eine nicht dargestellte alternative Konstruktionsform benutzt werden, wenn es erforderlich ist, daß abwärts wirkende Steuerstäbe in die Bäume in den Zylindern J6 der Abstützträger-Anordnungen eintreten.

In diesem ITaIl werden die Stangen 46 weggelassen und der Zylinder 36 wird in jedem Fall durch einen kurzen, in das Endstück 30 geschraubten Bolzen niedergehalten. Der Bolzen verläuft durch einen Stapel von vorgespannten Tellerfeder-Unterlegscheiben, die zwischen das Endstück 34- und den Kopf des

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Bolzens eingesetzt sind.

Anstelle der Durchgänge 54- und der Zwischenräume 50 und 52 werden Längsnuten von außen in die Oberfläche des Zylinders 36 gefräßt, so daß Niederdruck-Kühlmittel zwischen den Zylindern 36 und 24- zu dem Innenraum des Endstückes 30 strömen kann«,

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Claims

Pat entansprüche

/ 1.JKernkraftanlage mit Brennstoffelement-Anordnungen, die über einem Kühlmittel für die Brennstoffelement -Anordnungen enthaltenden Behälter angebracht sind, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Gitteranordnung(16, 18), die Abstützträger-AnordmBgen (22) und die Brennstoffelement-Anordnugen (28) trägt, in dem Behälter (10) nur an dem Umfang (70) abgestützt ist und daß an den Brennstoffelement-Anordnungen angreifende, durch hydraulischen Druck hervorgerufene Kr-äfte durch Durchgänge (56, 60, 54, 49, 59) in den Abstützträger-Anordnungen (22) ausgeglichen werden.

2· Kernkraftanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) eine teilsphärische Porm aufweist·
f

3· Kernkraftanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Gitteranordnung (16, 18) mit dem Behälter (10) durch eine als ein Btrangpressteil vorgesehene Komponente mit SD-Querschnitt verbunden ist·

4. Kernkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge (60) ein angreifendes Hochdruck-Kühlmittels an einer aufwärts gerichteten Oberfläche der Abstützträger-Anordmrgen (22) und die Durchgänge (54, 49) ein Angreifen des Niederdruck-Kühlmittels an einer abwärtsgerichteten Oberfläche der Abstützträger-Anordnugen (22) gestatten.

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