DE2333824C3 - Kernkraftanlage - Google Patents
KernkraftanlageInfo
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- G21C—NUCLEAR REACTORS
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-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
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Description
Anordnungen (28) angreifenden, durch hydrauli- 15 gründe, eine Kernkraftanlage der eingangs genannten
Art derart auszugestalten, daß Brennstoflelemente darin verwendbar sind, die nicht in Form irgendwelcher
Spezialausführungen vorzuliegen und in ihren Halterungen nicht befestigt zu sein brauchen, frei zugänglich
Kemkrahanla^nach^nspruch 1. dadurch ge- 20 sind und durch das Kühlmittel dennoch keinen Auftrieb
sehen Druck hervorgerufenen Kräfte auszugleichen und daß diese Kräfte durch in den Abstützträger-Anordnungen
(22) angebrachte Durchgänge (56, 60, 54,49,59) ausgeglichen werden.
kennzeichnet, daß die Durchgänge (60) derart angeordnet sind, daß Hochdruck-Kühlmittel zu einer
aufwärts gerichteten Fläche der Abstützträger-Anordnung (22) geführt ist, und daß die Durchgänge
erfahren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gitteranordnung Abstützträger-Anordmingen
und die an diesen befestigten Brcnnstoffele-
(54, 49) derart angeordnet sind, daß Niederdruck- 25 ment-Anordnungen trägt, daß in an sich bekannter
Kühlmittel zu einer abwärts gerichteten Oberfläche der Abstützträger-Anordnung (22) geführt ist.
3. Kernkraftanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter-Wtise
Mittel vorgesehen sind, um die an den Brennstoffelement-Anordnungen angreifenden, durch hydraulischen
Druck hervorgerufenen Kräfte auszugleichen und daß diese Kräfte durch in den Absiützträger-
schale (10) unterhalb der Gitteranordnung (16, 18) 30 Anordnungen angebrachte Durchgänge ausgeglichen
eine teilsphärische Form aufweist.
4. Kernkraftanlage nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitteranordnung
(16, 18) mit der Behälterschale (10) durch werden.
Die Durchgänge sind in einer Abstützträgeranordnung teilweise so angeordnet, daß das unter Hochdruck
stehende Kühlmittel an einer aufwärts gerichteten FIa-
einen als Strangpreßteil vorgesehenen Träger (70) 35 ehe der Abstützträgeranordnung angreift, teilweise
von T-förmigem Querschnitt verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kernkraftanlage mit Brennstoffelement-Anordnungen,
die über einem Kühlmittel für die Brennstoffelement-Anordnungen enthaltenden Behälter angebracht sind.
sind sie so angeordnet, daß unter Niederdruck stehendes
Kühlmittel an abwärts gerichteten Oberflächen der Abstützträger-Anordnung angreift.
Die Lagerung der Brennstoffelemente allein am Guter gestattet es, den Raum unterhalb des Gitters völlig
frei zu halten, so daß die Behällerschale unterhalb des Gitters halbkugelförmig ausgestaltet werden kann, eine
Form, die besonders druckstabil ist. Die Gitterstreben sind sehr einfach in ihrer Konstruktion ausführbar, es
wobei eine Gitieranordnung, die den ganzen Kernauf- 45 ist möglich, sie stumpf jeweils an ein Trägcrelement
bau trägt, nur am Umfang des Behälters abgestützt ist.
Diese Art der Gitterabstützung, die aus der GB-PS 37 785 bekannt ist, hat den Vorteil, daß die untere
Schale des Behalters, in dem der Kernaufbau angeordnet ist, nur sehr wenige Durchführungen zu enthalten
braucht.
Andererseits ist es bekannt, daß bei einem Kernreaktor, der mit einem flüssigen Alkalimetall gekühlt wird,
das Kühlmittel beim Vorbeistreichen an den Brennstoffelement-Anordnungen
auf Grund des sich dabei einstellenden Druckabfalls auf die Brennstoffelemente eine Kraft ausübt, die die Brennstoffelemente aus ihren
Halterungen nach oben treibt. Zur Verhinderung dieser Aufwärtsbewegung der Brennstoffelemente ist bekannt,
diese mechanisch am Behälter oder an den Kanälen, in denen sie angeordnet sind, festzuhalten. Dies
erschwert jedoch das Einsetzen und Auswechseln der Brennstoffelemente. Es sind aber auch hydraulisch wirkende
Maßnahmen bekanntgeworden, die einen Druckausgleich derart hervorrufen, daß die die Brennstoffelemente
aufwärts treibenden Kräfte vermindert bzw. ganz kompensiert werden. So ist aus der US-PS
66 624 eine Lösung bekannt, die im Brennstoffeleanzuschweißen, das in der Behälterwand ausgebildet
ist. Dieses Trägerelemenl ist als im Strangpreßverfahren hergestelltes Teil von T-förmigem Querschnitt
zweckmäßigerweise stumpf in den Mantel des Behälso
ters eingeschweißt.
Die Erfindung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
F ί g. 1 eine Ansicht von unten eines Brennstoffbehälters,
wobei die Wandung teilweise weggenommen ist, um die Unterseite des Gitters zu zeigen,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie Ii-Il in F i g. I,
F i g. 3 eine Teilansicht der Oberseite des Gitters,
Fig.4 eine vergrößerte Teilansicht des Teiles »ß« von F i g. 2 und
F i g. 3 eine Teilansicht der Oberseite des Gitters,
Fig.4 eine vergrößerte Teilansicht des Teiles »ß« von F i g. 2 und
F i g. 5 eine Teilansicht längs der Linie V-V in F i g. 2. Nach den F i g. 1 und 2 ist die untere Stirnwand des
Brennstoff-Behälters eines natriumgekühlten Kernreaktors in der Form einer halbkugelförmigen Schale 10
vorgesehen. Die Schale 10 weist sechzehn zylindrische Durchdringungen bzw. Durchgänge 12 auf, von denen
jede in der Form eines Schmiedestücks oder Plattenpreßlings mit ihrem Umfang in eine öffnung in der
Schale 10 eingeschweißt ist. Von der Schale 10 stehen
außerdem sieben Abstützträger-Anordnungen 14 für ' sekundäre Abschaltsegmente hoch.
In der Schale 10 verlaufen radial ach; Streben 16, die
untereinander durch sehnenförmig verlaufende Streben i8 zu einem Gitter verbunden sind. Das Gitter ist mit
einer Kopfplatte 20 ausgestaltet. Die Streben 16 und 18 tragen achtundsiebzig Abstützträger- Anordnungen 22.
von denen jede einen äußeren Zylinder 24 umlaßt, 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-Anordnung
28 trägt.
In Fig.4 ist eine Abstützträger-Anordnung detailliert
dargestellt. Jeder Zylinder 24 umfaßt ein unteres Endstück 30, das die Arme 26 trägt, ein zylindrisches
Zwischenstück 32, das am Endstück 30 stumpf angeschweißt ist, und ein oberes Endstück 34, das an das
Zwischenstück 32 und den Rand einer Öffnung in der Kopfplatte 20 stumpf angeschweißt ist.
Der äußere Zylinder 2* enthäh einen inneren Zylinder
36, bestehend aus einem zylindrischen Zwischenstück, an das ein unteres und ein oberes Endstück 38
bzw. 44 stumpf angeschweißt sind. Im Innern des Zylinders
36 ist an die Endstücke 38 und 46 ein weiteres zylindrisches inneres Zwischenstück 40 stumpf angeschweißt.
Das obere Endstück 44 ist mit dem oberen Abschnitt des Abstützträgers eine integrale Einheit.
Der innere Zylinder 36 wird in dem äußeren Zylinder 24 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 hindurchgeführi ist.
Das obere Ende der Stange 46 ist mit Gewinde versehen, auf das eine Mutter 48 geschraubt ist. Die Stange
46 verläuft durch das zylindrische Zwischenstück 40. weist jedoch einen Durchmesser auf, der kleiner als der
Innendurchmesser dieses Zwischenstücks ist. so daß ein Spielraum bzw. Zwischenraum 49 entsteht.
Die Stange 46 verläuft durch eine Bohrung im tinteren Endstück 38, die einen größeren Durchmesser als
die Stange 46 aufweist, und mit ihr einen ringförmigen Zwischenraum bei 50 ausbildet. Die Mittelbohrung
durch das obere Endstück 44 ist auf Einern Teil ihrer Länge bei 52 hinterdreht. In diesen Bereich münden
radial verlaufende Bohrungen 54, die eine Verbindung zum Raum über der Kopfplatte 20 schaffen.
Das oberere Endstück 44 weist außerdem prallel zu seiner Mittelachse verlaufende durchgehende Bohrungen
56 auf, die den Innenraum der rohrförmigen oberen Konstruktion des Abstützträgers mit dem Raum
zwischen den Zwischenstücken 40 und 42 verbinden.
Das untere Endstück 30 weist radial verlaufende Bohrungen 59 auf, die den Raum, der zwischen den unteren
Endstücken 30 und 38 begrenzt ist. mit nicht gezeigten Durchgängen verbinden, die sich in den Armen
26 erstrecken und jeweils zu dem Innenraum der zugeordneten Brennstoffelement-Anordnung 28 führen.
Die Zwischenstücke 40 und 42 weisen fluchtende Längsschlitze 60 auf.
Nachfolgend soll die Betriebsweise erläutert werden. Flüssiges Alkalimetall-Kühlmittel wird durch eine nicht
dargestellte äußere Pumpe in die Schale 10 durch die Durchgänge 12 gepumpt und füllt sie bis zu der Kopfplatte
20. Das Hochdruck-Kühlmittel läuft durch die Schlitze 60 in den Innenraum jedes Zwischenstücks 40
und durch die Bohrungen 56 aufwärts zu dem Innenraum des oberen Teils jedes Abstützträgers Hochdruck-Kühlmittel
tritt an jedes Brennstoffelement durch Schlitze in der Brennstoffelement-Anordnung an
dessen unterem Ende ein und verläuft in Aufwärtsrichlung.
wobei es Wärme abführt. Dabei tritt ein Druckabfall auf, der eine Kraft zur Folge hat, die dazu neigt, das
Brennstoffelement aufwärts zu bewegen. Das Kühlmittel verläßt die Elemente mit geringerem Druck und bildet
einen Teil des Kühlmittelkörpers über der Kopfplatte 20, von wo es kontinuierlich abgezogen und wieder
in den Kreislauf geführt wird.
D.e Bohrungen 54 und die Zwischenräume 52. 49 und 50 bilden Abzugs-Durchgänge, durch die das Kühlmittel
geringeren Drucks zu den Innenräumen der unteren Endstücke 30 abgezogen wird. Das Niederdruck-Kühlmittel
wird durch die Bohrungen 59 und die Durchgänge in den Armen 26 zu den Innenräumen der Brennstoffelement-Anordnungen
28 abgezogen, so daß zu der oben erwähnten, aufwärts wirkenden Kraft ein Gegengewicht
gebildet wird.
Es kann eine sehr einfache und wirksame Konstruktion für die Streben 16 benutzt werden. |ede Strebe 16
ist. wie in F i g. 5 dargestellt, an einen im Strangpreßverfahren
hergestellten Träger 70 mit T-Querschnitt stumpf angeschweißt, der seinerseits an die Schale 10
stumpf angeschweißt ist. Die Streben 16 werden infolgedessen nur an ihren Enden durch den Mantel 10 getragen,
so daß das Gitter als ein Ganzes nur an seinem Umfang getragen wird und unabhängig von der Form
der Konstruktion des unteren Teils der Schale 10 ist. Dieser kann infolgedessen so ausgelegt bzw. aufgebaut
sein, daß er eine sehr gute druckhaltcnde Gestalt aufweist.
Es kann eine nicht dargestellte alternative Konstruktionsform benutzt werden, wenn es erforderlich ist. daß
abwärts wirkende Steuerstäbe in die Räume in den Zylindern 36 der Abstützträger-Anordnungen eintreten.
In diesem Fall werden die Stangen 46 weggelassen und der Zylinder 36 wird durch einen kurzen, in das Endstück
30 geschraubten Bolzen niedergehalten, der durch einen Stapel von vorgespannten federnden Unterlegscheiben,
die zwischen das Endstück 38 und den Kopf des Bolzens eingesetzt sind, verläuft. An Stelle
der Durchgänge 54 und der Zwischenräume 50 und 52 werden Liingsnuten von außen in die Oberfläche des
Zylinders 36 gefräßt. so daß Niederdruck-Kühlmittel zwischen den Zylindern 36 und 24 zu dem Innenraum
des Endstücks 30 strömen kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Kernkraftanlage mit Brennstoff element-Anordnungen,
die über einem Kühlmittel für die Brennstoflelement-Anordnungen enthaltenden Behälter
angebracht sind, wobei eine Gitteranordnung, die den ganzen Kernaufbau trägt, nur am Umfang
des [!ehälters abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gitteranordnung (16, 18) Abstümräger-Anordnungen (22) und die an diesen
befestigten Brennstoffelement-Anordnungen (28) trägt, daß in an sich bekannter Weise Mittel
vorgesehen sind, um die an den Brennstoffelementment längsverlaufende Kanäle vorsieht, durch die sich
der Druck, der das Brennstoffelement aufwärts treibt, abbauen kann. Diese Lösung erfordert demnach speziell
hergerichtete Brennstoffelemente. Aus der DT-AS
12 95 7H ist bekannt, eine Umwegleitung zwischen dem Hochdruckteil und dem Niederdruckteil des Kühlmittelkreislaufs
vorzusehen über die Hochdruck auf einen oberhalb des Brennstoffelements angeordneten
Kolben derart gegeben wird, daß der Kolben das
Brennstoffelement niederhält. Zwar braucht das Brennstoffelement bei dieser Lösung nicht in seinem Aufnahmekanal
befestigt zu werden, dennoch ist es nicht frei zugänglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu
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ID=10318788
Family Applications (1)
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Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
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-
1973
- 1973-06-18 FR FR7322078A patent/FR2191217B1/fr not_active Expired
- 1973-07-03 DE DE2333824A patent/DE2333824C3/de not_active Expired
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |