DE2346638C3 - Pressurized water nuclear reactor plant - Google Patents
Pressurized water nuclear reactor plantInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckwasser-Kernreaktoranlage mi! einem Reaktordruckbehälter, der in der Reaktorgrube eines biologischen Schildes •ngeordnet ist, und mit mindestens einer an den Äeaktordruckbehälter angeschlossenen Primärkühlmittel-Rohrleitung, die durch den biologischen Schild führt und im Bereich der Reaktorgrube konzentrisch und im Abstand von einem Rohrstück umgeben ist, wodurch zwischen ihm und der Rohrleitung ein zylinderförmiger Ringquerschnitt entsteht, wobei das Rohrstück durch &5 Ringschieber gebildete Verschlußmittel aufweist.The invention relates to a pressurized water nuclear reactor installation mi! a reactor pressure vessel, the one in the reactor pit of a biological shield • is arranged, and with at least one primary coolant pipe connected to the reactor pressure vessel, which leads through the biological shield and concentrically and in the area of the reactor pit Distance is surrounded by a piece of pipe, whereby a cylindrical between him and the pipeline Ring cross-section arises, the pipe section having locking means formed by & 5 ring slides.
Eine solche Kernreaktoiranlage ist bekannt (US-PS 53 853). Hierbei ist der Ringschieber durch Kolbenringe gebildet, welche im Falle eines Risses in der Wand des Reaktordruckbehälters durch den entstehenden Überdruck in Achsrichtung der Hauptkühlmitielleitung gegen entsprechende Dicht-Gegenflächen geschoben werden, wodurch die Austrittsmenge des Kühlmittels begrenzt werden soll.Such a nuclear reactor plant is known (US Pat. No. 53,853). Here the ring slide is through piston rings formed, which in the event of a crack in the wall of the reactor pressure vessel by the resulting Overpressure pushed in the axial direction of the main coolant line against the corresponding sealing mating surfaces which is intended to limit the amount of coolant that escapes.
Durch die Erfindung wird demgegenüber die äußere konzentrische Rohrleitung zu einem anderen Zweck ausgenutzt. Der Abstand der Rohrleitung zum biologischen Schild kann zur Folge haben, daß bei einem Bruch der Rohrleitung das aus dem Primärkreislauf des Druckwasserreaktors austretende Kühlmittel einen unerwünscht hohen Druck auf die Außenseite des Reaktordruckbehälters ausübt, da ja der Druckbehälter mit Spalt in seiner Grube gelagert ist. Das heißt, das Kühlmittel würde aus der Rohrleitung und über den Ringspalt in den Reaktorgrubenringraum, der den Druckbehälter umgibt, eindringen. Damit würden Kräfte wirksam werden, die nach oben, also den im Normalbetrieb vorhandenen Kräften entgegengerichtet sind. Angesichts der großen Abmessungen des Reaktordruckbehälters und der beträchtlichen Drücke im Primärkreis können daraus Beanspruchungen entstehen, die bei der bekannten Anordnung nur mit einer sehr starken Abfangkonstruktion zu beherrschen wären.By contrast, the invention makes the outer concentric pipeline for a different purpose exploited. The distance between the pipeline and the biological shield can result in a break the pipeline the coolant emerging from the primary circuit of the pressurized water reactor exerts undesirably high pressure on the outside of the reactor pressure vessel, since the pressure vessel is stored with a gap in its pit. That means the coolant would come out of the pipeline and over the Enter the annular gap in the reactor pit annulus surrounding the pressure vessel. With that would Forces become effective which are directed upwards, i.e. the forces present in normal operation are. In view of the large dimensions of the reactor pressure vessel and the considerable pressures in the Primary circuit stresses can arise from it, which with the known arrangement only with a very strong interception construction would have to be mastered.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckwasser-Kernreaktoranlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß unerwünschte Druckkräfte auf den Reaktordruckbehälter im Falle des Austritts von Primärkühlmittel aus einer Hauptkühlmittelleitung vermieden sind.The invention is based on the object of the pressurized water nuclear reactor installation mentioned at the outset Kind of designed so that undesirable pressure forces on the reactor pressure vessel in the event of a leak of primary coolant from a main coolant line are avoided.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Druckwasser-Kernreaktorjnlage der eingangs näher definierten Art dadurch gelöst, daß durch die genannten Verschlußmittel im Normalbetrieb der Ringquerschnitt begrenzbar ist, jedoch im Falle eines Lecks der Rohrleitung ein Entlastungsquerschnitt für den die Rohrleitung umgebenden Raum nach außen, durch den biologischen Schild hindurch, freigebbar ist. Auf diese Weise verhindert das Rohrstück das Eindringen von Reafctorkühlmittel in die Reaktorgrube, so daß die beschriebenen Kräfte gar nicht entstehen können, wenn ein Bruch des Primärkühlkreises auftritt. Im Normalbetrieb kann jedoch durchaus eine Verbindung zwischen der Reaktorgrube und dem Rohrstück bestehen, um eine Kühlmittelströmung längs der Rohrleitung im Bereich des biologischen Schildes zu ermöglichen.According to the invention, the object set in a pressurized water nuclear reactor system is closer to that at the beginning defined type achieved in that the ring cross-section through the said closure means in normal operation is limited, but in the event of a leak in the pipeline, a relief cross-section for the Pipeline surrounding space to the outside, through the biological shield, can be released. To this Way prevents the pipe section the penetration of reactor coolant into the reactor pit, so that the The forces described cannot arise if the primary cooling circuit breaks. In normal operation however, there may well be a connection between the reactor pit and the pipe section in order to allow coolant to flow along the pipeline in the area of the biological shield.
Die Erfindung unterscheidet sich damit auch von anderen bekannten Kernreaktoranlagen, bei denen die Primärkühlmittel-Rohrleitungen konzentrisch von einem Rohrstück umgeben sind (FR-PS 1523 111, DT AS 15 64 054 und 10 97 048 sowie GB-PS 9 80 386). Bei diesen bekannten Kernreaktoranlagen dient der vorhandene Radialspalt lediglich dazu, die Rohrleitung überhaupt montierbar zu machen, und unter Umständen dazu, eine gewisse Zugänglichkeit zur Rohrleitung zu ermöglichen, die für Wiederholungsprüfungen an der Rohrleitung notwendig ist. Bei der Anordnung nach der DT-AS 15 64 054 dienen die konzentrischen Rohrleitungen zur Hin- und Rückleitung des Kühlmittels.The invention thus differs from other known nuclear reactor plants in which the Primary coolant pipes are concentrically surrounded by a pipe section (FR-PS 1523 111, DT AS 15 64 054 and 10 97 048 as well as GB-PS 9 80 386). In these known nuclear reactor systems, the is used existing radial gap only to make the pipeline mountable at all, and under certain circumstances to allow a certain accessibility to the pipeline, which is necessary for repeat tests on the Pipeline is necessary. In the arrangement according to DT-AS 15 64 054, the concentric pipes are used for the outward and return lines of the coolant.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem in den aus Beton bestehenden biologischen Schild einbetonierten Mauerrohr ist ein Ringspalt zwischen Mauerrohr und/oder Rohrstück und Rohrleitung durch einen Ringschieber verschließbar. Der Ringschieber soll die im Normalbetrieb vorliegende Kühlmiltelströmung durch das Rohrstück und/oder das Mauerrohr unterbrechen, wie oben angedeutet wurde.In a preferred embodiment of the invention with one in the consisting of concrete biological shield concreted wall pipe is an annular gap between wall pipe and / or pipe section and Pipeline can be closed by a ring slide. The ring slide should be the one present in normal operation Interrupt the coolant flow through the pipe section and / or the wall pipe, as indicated above.
um damit das Eindringen des Reaktorkühlmittels in die Reaktorgrube zu unterbinden. Hierzu kann der Ringschieber mit einem geeigneten Motorantrieb, z. B. einem hydraulischen Antrieb in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsgrößen, wie Druck, Temperatur, Strahlungsintensität usw. verstellt werden. Andererseits kann mit dem Ringschieber auch eine selbsttätige Sperrung erreicht werden, wenn der Ringschieber mit seinen beaufschlagten Flächen selbst druckabhängig betätigbar ist. Dies gilt sowohl für den Fall, daß ein besonderer Ringschieber eingesetzt wird, als auch dann, wenn das Doppelrohr selbst ais Ringschieber beweglich angeordnet ist.in order to prevent the reactor coolant from penetrating into the To prevent reactor pit. For this purpose, the ring slide can be fitted with a suitable motor drive, e.g. B. a hydraulic drive depending on suitable operating parameters such as pressure, temperature, Radiation intensity etc. can be adjusted. On the other hand, the ring slide can also be used as an automatic Blocking can be achieved when the ring slide with its acted upon surfaces itself is pressure-dependent is actuatable. This applies both in the event that a special ring slide is used and then, when the double pipe itself is movably arranged as a ring slide.
Ein weiteres Merkmal einer Ausführungsform der Erfindung ist es, daß Reaktordruckbehälter und/oder an der Rohrleitung Anschläge vorgesehen sind, die Kräfte mit Hilfe des Rohrstückes in den biologischen Schild einzuleiten gestatten. Mit solchen Anschlägen kann man nämlich erreichen, daß der Reaktord'.uckbehälter im Bereich der Rohrleitung selbst festgelegt wird, wo in erster Linie mit Reaktionskräften im Strömungsfall zu rechnen ist, ohne daß das weitgehend freitragende Rohrstück belastet ist.Another feature of an embodiment of the invention is that reactor pressure vessel and / or on the pipeline stops are provided, the forces with the help of the pipe section in the biological shield to initiate. With such attacks you can namely achieve that the reactor'.uck container in The area of the pipeline itself is determined where primarily with reaction forces in the case of flow is to be expected without the largely self-supporting pipe section being loaded.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist in Fig. 1 in einem Längsschnitt ein Rohrleitungsanschluß des äußeren Primärkühlkreises an den Reaktordruckbehälter eines Druckwasserreaktors gezeichnet. Einzelheiten des Anschlusses zeigt F i g. 2 ebenfalls in einem Schnitt F i g. 3 zeigt eine Einzelheit.For a more detailed explanation of the invention, an exemplary embodiment is given below with reference to the drawing described. Here, in Fig. 1 in a longitudinal section, a pipe connection of the outer Primary cooling circuit drawn on the reactor pressure vessel of a pressurized water reactor. Connection details shows Fig. 2 also in a section F i g. 3 shows a detail.
Der Reaktordruckbehälter 1 besitzt eine zylindrische Außenwand 2, aus der im wesentlichen nur Rohrleitungsstutzen 3 herausragen, mit denen das als Primärkühlmittel verwendete leichte Wasser vom Reaktordruckbehälter zu einem nicht gezeichneten Dampferzeuger und zurück geführt wird. Er sitzt in einer zylindrischen Reaktorgrube 4, aus der die Stutzen 3 radial herausführen.The reactor pressure vessel 1 has a cylindrical outer wall 2, from which essentially only pipe stubs 3 protrude, with which the light water used as the primary coolant from the reactor pressure vessel is led to a steam generator (not shown) and back. He's sitting in one cylindrical reactor pit 4, from which the nozzle 3 lead out radially.
An die Stutzen 3, die in nicht weiter dargestellter Weise um den Umfang des Reaktordruckbehälters verteilt sind, schließen sich Hauptkühlmittelleitungen an, deren Rohre mit 5 bezeichnet sind. Diese Rohre führen, wie man sieht, im Abstand 6 durch den Beton 7 des biologischen Schildes, der den Reaktordruckbehälter 1 umgibt. Im Beton 7 ist ein Mauerrohr 8 befestigt, das an den Stirnseiten mit zwei Ringscheiben 9 über den Beton 7 greift.To the nozzle 3, which is not shown in a manner around the circumference of the reactor pressure vessel are distributed, connect to the main coolant lines, the tubes of which are denoted by 5. These pipes lead, as you can see, at a distance 6 through the concrete 7 of the biological shield, which the reactor pressure vessel 1 surrounds. In the concrete 7 a wall pipe 8 is attached, which is attached to the end faces with two annular disks 9 on the Concrete 7 takes effect.
Der Abstandö zwischen dem Rohr 5 und dem Mauerrohr 8 bildet einen Ringraum. In diesem ist konzentrisch etwa in der Mitte zwischen beiden ein Rohrstück 10 geführt, das sich außerhalb des Betons 7, also im Spalt 11 zwischen dem Reaktordruckbehälter 1 und dem Beton 7 in Form eines Ringes 12 mit etwa der fünffachen Wandstärke des Rohrstückes 10 fortsetzt.The distance between the pipe 5 and the Wall pipe 8 forms an annulus. In this one is concentrically approximately in the middle between the two Pipe section 10 is guided outside the concrete 7, that is to say in the gap 11 between the reactor pressure vessel 1 and the concrete 7 in the form of a ring 12 with approximately five times the wall thickness of the pipe section 10 continues.
An dem dem Reaktordruckbehälter 1 zugekehrten Ende des Ringes 12 ist ein Flansch 14 angeschweißt, der in das Innere des Ringes 12 weist und dort mit einer unter 45° abgeschrägten Kante i5 an einer entsprechend abgeschrägten Außenfläche 16 des Rohrstutzens 3 anliegt. Ferner sind im Inneren des Ringes 12 Abstandsstücke 18 angeordnet, mit denen der Ring in bezug auf den Stutzen 3 und das Rohr 5 zentriert ist.At the end of the ring 12 facing the reactor pressure vessel 1, a flange 14 is welded, which points into the interior of the ring 12 and there with an edge i5 beveled at 45 ° on a correspondingly beveled outer surface 16 of the pipe socket 3 rests. Furthermore, in the interior of the ring 12 Spacers 18 are arranged with which the ring is centered with respect to the connection piece 3 and the tube 5.
Das dem Reaktordruckbehälter 1 abgekehrte Ende des Rohrstückes 10 besitzt ebenfalls einen flanschähnlich nach außen abgewinkelten Ring 20. Dieser ist, wie F i g. 3 in größerem Maßstab zeigt, mit einem 3olzen 21 unter Zwischenlage von Tellerfedern 22 festgelegt, die über den Flanschring 20 das Rohrstück 10 gegen einen Anschlag 23 pressen.The end of the pipe section 10 facing away from the reactor pressure vessel 1 also has a flange-like shape ring 20 angled outwards. This is, as shown in FIG. 3 shows on a larger scale, with a 3-bolt 21 with the interposition of disc springs 22 set, which on the flange 20, the pipe section 10 against a Press stop 23.
Am Ansatz des Ringes 12 am Rohrstück 10 ist eine Ringscheibe 25 bei 26 gelenkig gelagert, wie aus der F i g. 2 hervorgeht. Die Ringscheibe 25 trägt zu diesem Zweck einen Vorsprung 27, in dem ein Bolzen 28 gelenkig gelagert ist. Der Bolzen 28 ist in das Ende des Ringes \2 eingeschraubt. Auf der gegenüber liegenden Seite trägt die Ringscheibe 25 einen weiteren Gelenkzapfen 30. An diesem greift eine Stange 31 an, die durch einen Anschlag 32 geführt ist. Auf der Stange sind zwei Muttern 33 befestigt, die mit ihrem Abstand zum Anschlag 32 die maximale Öffnungsbewegung der Ringscheibe 25 festlegen.At the approach of the ring 12 on the pipe section 10, an annular disk 25 is articulated at 26, as shown in FIG. 2 shows. For this purpose, the annular disk 25 has a projection 27 in which a bolt 28 is articulated. The bolt 28 is screwed into the end of the ring \ 2. On the opposite side, the annular disk 25 carries a further pivot pin 30. A rod 31, which is guided by a stop 32, engages on this. Two nuts 33 are fastened on the rod, which determine the maximum opening movement of the annular disk 25 with their distance from the stop 32.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist im Normalbetrieb eine begrenzte Strömung durch einen Luftkanal 35 in Richtung des Pfeils 36 möglich, wobei auch das Rohrstück 10 umspült wird. Entsteht jedoch im Luftkanal 35 oder den damit verbundenen Räumen z. B. bei einem Unfall ein erhöhter Druck, so kann die als Rückschlagventil wirkende Ringscheibe 25 aufklappen. Dadurch wird ein vergrößerter Öffnungsquerschnitt geschaffen, der aus der Reaktorgrube 4 herausführt, so daß eine Druckentlastung stattfindet.In the construction according to the invention, a limited flow is through a normal operation Air duct 35 possible in the direction of arrow 36, the pipe section 10 also being washed around. However, it arises in the Air duct 35 or the associated rooms z. B. increased pressure in an accident, the as Open the ring disk 25 acting on the non-return valve. This creates an enlarged opening cross-section created, which leads out of the reactor pit 4, so that a pressure relief takes place.
Bei einem sehr hohen Druck in dem durch eine Wärmeisolierung abgetrennten Raum 39 der Reaktorgrube 4 zwischen dem Reaktordruckbehälter 1 und dem Beton 7 des biologischen Schildes wird auch noch der Ring 12 entgegen der Wirkung der Federn 22 vom Reaktordruckbehälter 1 weggeschoben, wodurch ebenfalls ein Entlastungsquerschnitt freigegeben wird. Dennoch ist es weitgehend ausgeschlossen, daß etwa bei einem Bruch der Primärleitung 5 ausströmendes Kühlmittel im Inneren der Reaktorgrube 4 einen erhöhten Druck aufbaut. Dieses Kühlmittel wird nämlich mit dem Rohrstück 10 aus dem Bereich des biologischen Schildes herausgeführt. Der verdickt ausgeführte Ring 12 sorgt dabei für eine ausreichende mechanische Festigkeit des Rohrstückes 10 in den Teilen, in denen keine Druckentlastung durch eine Abstützung am Beton 7 oder durch einen Gegendruck möglich ist. Es kann darüber hinaus auch als Anschlag am Stutzen 3 vom Reaktordruckbehälter 1 ausgehende Kräfte aufnehmen.At a very high pressure in the space 39 of the reactor pit, which is separated by a thermal insulation 4 between the reactor pressure vessel 1 and the concrete 7 of the biological shield is also the Ring 12 pushed away from the reactor pressure vessel 1 against the action of the springs 22, which also a relief cross-section is released. Nevertheless, it is largely ruled out that about a rupture of the primary line 5 outflowing coolant in the interior of the reactor pit 4 an increased Pressure builds up. This coolant is namely with the pipe section 10 from the area of the biological shield led out. The thickened ring 12 ensures sufficient mechanical strength of the Pipe section 10 in the parts in which no pressure relief by a support on the concrete 7 or by a counter pressure. It can also be used as a stop on the connector 3 from Reactor pressure vessel 1 absorb outgoing forces.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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