DE2410703A1

DE2410703A1 - Anordnung zum aufsetzen von rohrfoermigen brennelementen auf lagerstellen in einem kernreaktor

Info

Publication number: DE2410703A1
Application number: DE2410703A
Authority: DE
Inventors: Paul Lambert
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1974-03-06
Publication date: 1974-10-03
Also published as: NL174195C; FR2222731A1; US3977439A; NL174195B; GB1463532A; JPS5714518B2; FR2222731B1; CA1009771A; BE812292A; JPS49127096A; DE2410703C2; NL7403859A; IT1007613B

Description

Manitz, i^:fo8ten»aid & Brfcmkow

8 München 2i Ucb^ri-KGöh-Straßa 1 C 3 5 2

ANB/F/RCH

[t HÄi }§7i

SOCIETE GENERALE DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES ET MECANIQUES

ALSTHOM
38 Avenue Kleber, 75784 PARIS CEDEX 16 (Frankreich)

ANORDNUNG ZUM AUFSETZEN VON ROHRFÖRMIGEN

AUF LAGERSTELLEN IN EINEM KERNREAKTOR

Die senkrecht stehenden Brennelemente von Kernreaktoren werden auf den Grund des Reaktorkessels gestellt, wobei ihr Unterteil in zu diesem Zweck im Boden vorgesehene Lagerstellen eingelassen wirdj die Elemente werden von der Unterseite dieses Unterteils aus mit einem wärmeleitenden Medium gespeist.

Dieses Unterteil weist in seiner Lagerstelle ein Spiel auf, um das Einbauen zu erleichtern. Um trotz des Spiels eine exakte Positionierung der Brennelemente zu ermöglichen, sind diese mit einer Zentriervorrichtung ausgestattet.

In bekannten Vorrichtungen gibt es zwei Zentriersy-409840/072S ,

sterne; diejenigen, welche die Dichtigkeit durch mechanischen Ebntakt herstellen, und diejenigen, welche keinerlei Dichtigkeit bewirken.

Im ersten Fall ist- die Dichtigkeit niemals vollkommen; es koaat vielmehr zu leichten ündichtigkeitsverlusten, allerdings unter einem hohen Druckunterschied, was in Hohe der Zentriervorrichtung Hohlraumbildung zur Folge haben kann. Da eine Labyrinthdichtung nicht auf geringe Ausströmmengen anspricht, kann Bit ihr der hohe Druckunterschied, unter dem es zu diesen Undichtigkeitsverlusten kommt, nicht in wirksamer Weise verringert werden, ganz gleich, welche Abmessungen man für die Dichtung wählen würde.

Im zweiten Fall besteht die Tendenz, dass sich ein nicht zu vernachlässigender Undichtigkeitsverlust von wärmeleitenden Medium in Richtung auf den Kessel einstellt, der auf dem Spiel zwischen dem Unterteil eines Brennelements und seiner Lagerstelle beruht; diese Undichtigkeitsverluste können ein Absinken der mittleren Temperatur am Ausgang des Reaktors nach sich sieben. Die Undichtigkeitsverluste konnten nicht in ausreichendem Masse durch die Wirkung einer Labyrinthdichtung verringert werden, da es in diesem Falle notwendig wäre, ihr eine Länge und Spieltoleranz zu verleihen, die mit den geometrischen Gegebenheiten der Anlage, beispielsweise Hohe des Sitzes in der Grundplatte und Handhabung des Brennelements beim Einsetzen in seinen Sitz nicht vereinbar wäre.

409840/0726 ··/

Die Erfindung betrifft also eine Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Raum zwischen dem unterteil eines Brennelements und seiner Lagerstelle eine Labyrinthdichtung vorgesehen ist, dass in einem Bereich oberhalb des unteren Endes dieser Labyrinthdichtung dieser Raum mit dem im Brennelementrohr fliessenden wärmeleitenden Medium über Offnungen verbunden ist und dass das Rohrinnere im Verbindiangsbereich eine Querschnittsverengung aufweist.

Die durch die Geschwindigkeitserhohung des wärmeleitenden Mediums im verengten Abschnitt erzeugte lokale Bruckverringerung führt zu einer lokalen statischen Druckverringerung, die sich auf den Raum zwischen den Elementunterteilen und ihrer Lagerstelle überträgt, das Austreten eines Teils des Undichtigkeitsverlustes an Medium in Richtung auf den verengten Querschnitt hervorruft und die Undichtigkeitsverluste in Hohe der Zentriervorrichtung verringert. Die durch Undichtigkeit bedingten in Richtung auf den verengten Querschnitt fliessenden Mediumverluste werden so zurückgewonnen und dem normalen, in die senkrecht stehenden Brennelemente eingespeisten wärmeleitenden Medium wieder zugeführt.

Der Druck an der Stelle der Verbindungsöffnungen wird vorzugsweise so gewählt, dass der Druckunterschied in bezug auf den Druck im Kessel ausreichend gross ist, um evtl. Rückströmen des Mediums in den Kessel in Richtung auf die Offnungen zu verhindern.

409840/0776 '^m/

Für den Fall, dass eine dichte Zentriervorrichtung vorhanden ist, können die Verbindungsoffnungen unmittelbar am Ende der Labyrinthdichtung angeordnet werden, so dass praktisch die gesamten Undichtigkeitsverluste durch die Labyrinthdichtung und die Offnungen wieder in das KLementunterteil gelangen.

Für den Fall einer schlechten Einpassung des Brennelements, wodurch die Dichtigkeit nicht mehr gewahrleistet wäre, oder im zweiten Fall, bei dem das Zentriersystem von der Konstruktion her keinerlei Dichtigkeit herstellt, liesse die am Ende der Labyrinthdichtung hergestellte Verbindung weiterhin erhebliche Undichtigkeitsverluste zu·

Es ist dann zur Verringerung dieser Verluste notwendig, die Verbindungsoffnungen in einen mittleren Bereich des Labyrinths zu verlegen, so dass der in Richtung auf den Ausgang des Labyrinths auftretende Druckabfall zur Wirkung hatte, diese Undichtigkeitsverluste zum Reaktorkessel zu vermeiden.

In der folgenden Beschreibung an Hand von vier Figuren werden die Kennzeichen und Vorteile der Erfindung verdeutlicht.

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch das Unterteil eines Reaktorbrennelements und seiner Lagerstelle mit einem nicht abdichtenden Zentriersystem.

Fig. 2 zeigt einen axialen Schnitt durch eine Variante der erfindungsgemassen Vorrichtung mit einem dichten Zentriersystem.

409840/0726

Fig. 3 zeigt einen axialen Schnitt durch eine Variante gemäss Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen axialen Schnitt durch eine Variante der erfindungsgemässen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine Grundplatte 1 und die Lagerstelle 2 für das Unterteil 3 eines Brennelements 4. Zu diesem Brennelement gehört eine Zentriervorrichtung, die aus mehreren halbkugelförmigen Nocken 5 besteht.

Das Unterteil 3 ruht auf dem Boden 6 des Lagers 2 auf Stützanschlägen 7, die eine ausreichende Öffnung freilassen, damit die an dieser Stelle vom Raum unter der Grundplatte 1 auftretenden unvermeidlichen Undichtigkeitsverluste keinerlei Hohlraumbildung hervorrufen können.

Mit Hilfe einer Vorrichtung zur Begrenzung der Undichtigkeitsverluste, die aus einer Labyrinthdichtung 8, 13 oberhalb des Kühlmitteleinlasses 9 gebildet wird, können diese Undichtigkeit sver lust e verringert werden.

Um jedoch in ausreichendem Masse diese Undichtigkeitsverluste zu begrenzen, ware es notwendig, Labyrinthdichtungen zu verwenden, deren Längen und Spieltoleranzen mit den geometrischen Gegebenheiten der Anlage, beispielsweise Tiefe der Lagerstelle in der Grundplatte und Handhabung der Brennelemente · beim Einlassen in ihre Lagerstellen^ unvereinbar wären.

Unter diesen Bedingungen weist das Unterteil im mittleren Bereich der Labyrinthdichtung zwischen ihren Bestandteilen

409840/07?6 ·^#/

8 und 13 eine Querschnittsverengung 10 auf, durch die es lokal xu einer Erhöhung der Geschwindigkeit des wärmeleitenden Me- und zu einem Abfallen des Drucks an dieser Stelle kommt.

Durch mehrere Öffnungen 11 wird der Raum 12 zwischen dem Unterteil und seiner Lagerstelle und der verengte Querschnitt 10 miteinander in Verbindung gebracht, wodurch in diesem Raun der Druck verringert wird und das Abfliessen eines Teils der Undichtigkeitsverluste durch die Öffnung 11 in Richtung auf den verengten Querschnitt hervorgerufen wird; daraus ergibt sich in Hohe der Zentriervorrichtung 5 eine Verringerung der ÜndichtxgkeitsVerluste zum unter der Grundplatte 1 befindlichen Raum 15.

Dieser Teil der Undichtigkeitsverlustströmung, der durch die Offnungen 11 wieder in das Brennelement zurückfliesst, wird seiner normalen Verwendung im Brennelement 4 zugeführt.

Um jegliches Ausströmen des Mediums aus dem Raum 15 in den Raum 12 zu vermeiden, muss ein Druckreduziersystem 10, so vorgesehen werden, dass im Raum 12 ein Druck erzeugt wird, der hoher ist als der im Raum 15.

Der Teil 13 der Labyrinthdichtung an der Öffnung 11 soll die Undichtigkeitsverluste in Richtung auf den Raum 15, die durch diesen Druckunterschied hervorgerufen werden, verringern.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Zentriervorrichtung aus einem Ring 16 mit halbkreisförmigen

409840/0726 ··/

Querschnitt gebildet wird, der gleichzeitig die Dichtigkeit zwischen dem Brennelement sit ζ 2 und dem Innenrautn 15 des Reaktors herstellt.'

Jedoch ist diese Dichtigkeit niemals vollständig, und die leichten ündxchtigkeitsverluste, die stets auftreten, konnten bei einem zu grossen Druckunterschied eine Hohlraumbildung in den Zwischenräumen zwischen der Dichtung l6 und ihrer Auflage hervorrufen.

Da die durch die Zentriervorrichtung bewirkten Undichtigkeitsverluste extrem gering sind, ist es- nicht möglich, sie durch eine Labyrinthdichtung zu verringern, da eine solche nicht auf sehr geringe Stromungsmengen anspricht.

In diesem Fall können also in Abänderung der Darstellung gemäss Fig. 3₄ aber durchaus noch im Rahmen der Erfindung, die Verbindungsoffnungen 11 direkt an das Ende der Labyrinthdichtung 8, 13" verlegt werden, um diesen Druckunterschied zu verringern und die Hohlraumbildung an der Dichtung l6 zu vermeiden. .

Sollte es möglich sein, dass sich das Unterteil 3 des Brennelements 4 im Verhältnis zu seiner normalen Lage in seiner Lagerstelle 2 verschiebt, so dass die Dichtigkeit durch die Dichtung 16 nicht mehr gewährloistet ist, dann ist jedoch die Ausführungsform gemäss Fig. 3 günstiger, bei der wie gemäss Fig. 1 die Verbindungsoffnungen 11 im mittleren Bereich der Labyrinthdichtung liegen, d.h. zwischen seinen Bestandteilen 8

409840/0776

und 13, wobei dann die gesamte Vorrichtung wie diejenige getnäss Fig. 1 arbeitet, falls die Dichtung lö nicht mehr die vorgesehene Dichtigkeit gewährleistet.

In Fig. 4 wird eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der der Kühlmitteleinlass in das Unterteil 3 des Brennelements 4 seitlich angebracht ist, wobei die Zuführung entlang den Pfeilen durch Offnungen 14 und 15 erfolgt, so dass der auf den Boden l6 des Unterteils einwirkende Druck jegliche Gefahr, dass das Brennelement sich vom Boden hebt, abwendet.

Eine Labyrinthdichtung 17 sorgt für die Dichtigkeit des Unterteils 3.

Dieses Unterteil kann ebenso wie diejenigen gemäss den Figuren 1, 2 und 3 mit Diaphragmen 18 zur Durchflussregelung versehen werden.

In diesem Fall ist es interessant, den so erzeugten Unterdruck auszunutzen und die Verbindungsöffnungen 11 in die Nahe eines dieser Diaphragmen 18 zu verlegen, so dass die Querschnitt sverengung durch eins dieser Diaphragmen bewirkt wird.

- Patentansprüche 409840/0776

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Anordnung zum Aufsetzen von rohrförmigen, senkrecht stehenden Brennelementen auf lagerstellen in einer Grundplatte eines Kernreaktors, dadurch geken nzeichnet, dass in dem Baum zwischen dem Unterteil (3) eines Brennelements (4) und seiner Lagerstelle (2) eine Labyrinthdichtung (8, 13) vorgesehen ist, dass in einem Bereich oberhalb des unteren Endes dieser Labyrinthdichtung (C, 13) dieser Baum mit dem im Brennelementrohr (3) fliessenden wärmeleitenden Medium über Öffnungen (11) verbunden ist und dass das Bohrinnere im Verbindungsbereich eine Querschnitteverengung (1O) aufweist.

2. Anordnung gemäss Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffntingen (11) in H'öhe des mittleren Teils der Labyrinthdichtung (8, 13) angeordnet werden.

3. Anordnung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnungen (11) unmittelbar am oberen Ende der Labyrinthdichtung angeordnet werden,

4. Anordnung gemäss Anspruch 1, bei der mindestens eine Querschnittsvereiif^ung im Unterteil des rohrförmigen Brennelements, die eine Zone geringeren Drucks schafft, aus einem

409840/0776

JO

Diaphragma zur Regelung des Durchflusses des wärmeleitenden Mediums gebildet wird, dadurch. gekennzeich net, dass die Verbindungsöff nungen (11) in der Nähe eines Diaphragmas liegen (Pig. A).

409840/0726

Leersei