DE2410703C2 - Anordnung zur senkrechten Lagerung von einen rohrförmigen Fuß aufweisenden Kernreaktor-Brennelementen - Google Patents

Description

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Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch den Fuß eines In diesem Fall können gemäß F ig. 2 die Verbin-

Reaktorbrennelements und seine Lagerstelle mit einem dungsöffhungen 11 direkt an das obere Ende der Labynicht abdichtenden Zentriersystem. rinthdichtung 8,13 verlegt werden, um den Druckunter-

F i g. 2 zeigt einen axialen Schnitt durch eine Variante schied zwischen den Räumen 12 und 15 zu verringern der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem dichten 5 und die Kavitationserosion an der Dichtung 16 zu ver-Zentriersystem. meiden.

F i g. 3 zeigt einen axialen Schnitt durch eine weitere Wenn die Gefahr besteht, daß sich der Fuß 3 des Variante der erfindungsgemäßen Anordnung. Brennelements 4 im Verhältnis zu seiner normalen Lage

Fig.4 zeigf einen axialen Schnitt durch eine vierte in semer Lagerstelle 2 verschiebt, so daß die Dichtheit Variante der erfindungsgemäßen Anordnung. . io durch den Ring 16 nicht mehr gewährleistet ist, dann ist

Fig. 1 zeigt eine Grundplatte 1 und die rohrfönnige jedoch die Ausführungsform gemäß Fig.3 günstiger, Lagei-stelle 2 für den Fuß 3 eines Brennelements 4. Zu bei der wie gemäß F i g. 1 die Verbindungsöffnungen 11 diesem Brennelement gehört eine Zentriervorrichtung, im mittleren Bereich der Labyrinthdichtung liegen, d. h. die aus mehreren halbkugelförmigen Nocken 5 besteht zwischen ihren Bestandteilen 8 und 13, wobei dann die

Der Fuß 3 ruht auf dem Boden 6 der Lagerstelle 2 auf 15 gesamte Vorrichtung wie diejenige gemäß F i g. 1 arbei-Stützanschlägen 7, die eine ausreichende öffnung frei- tet, falls der Ring 16 nicht mehr die vorgesehene Dichtlassen, damit das an dieser Stelle durchströmende War- heit gewährleistet.

meträgermedium keine Kavitationserosion hervorrufen In Fi g. 4 wird eine Ausführungsvariante gezeigt, bei

kann. der der Kühlmitteleinlaß in den Fuß 3 des Brenneie-

Mit Hilfe einer Labyrinthdichtung 8,13 oberhalb des 20 ments 4 seitlich angebracht ist, wobei die Zuführung KQhlniitteieinlasses S kann die Menge des Wärmeträ- entlang den Pfeilen durch Öffnungen 14 und 15' erfolgt, germediums, die in Richtung auf den Reak;orkern au- so daß der auf den Boden 16' des Brennelementfußes ßerhalb des Brennelements strömt, verringert werden. einwirkende Druck verhindert, daß das Brennelement

Weiterhin weist der Fuß im mittleren Bereich der sich von seiner Lagerstelle abhebt Labyrinthdichtung zwischen ihren Bestandteilen 8 und 25 Eine Labyrinthdichtung 17sorgt für die Dichtheit des 13 innen eine Querschnittsverengung 10 auf, durch die Fußes 3 in der Lagerstelle 2 unterhalb der Öffnungen 14 es lokal zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit des und 15'.

Wärmeträgermediums und damit zu einem Druckabfall Dieser Fuß ist mit Blendenscheiben 18 zur Durchfluß-

an dieser Stelle kommt regelung versehen, die auf einen zentralen, vom Boden

Durch mehrere öffnungen 11 wird der Raum 12 zwi- 30 16' ausgehenden Dorn angebracht sind. sehen dem Fuß 3 und seiner Lagerstelle 2 in Höhe der !n diesem Fall ist es möglich, den an den Scheiben

Verengung 10 mit dem Inneren des Fußes 3 in Verbin- erzeugten Unterdruck auszunutzen und die Verbindung gebracht wodurch in diesem Raum 12 der Druck dungsöffnungen 11 in die Höhe einer dieser Scheiben 18 verringert wird und das Abfließen eines Teils des sich im zu legen.

Raum 12 befindenden Wärmeträgermediums durch die 35

öffnung 11 in Richtung auf den verengten Querschnitt Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

hervorgerufen wird; daraus ergibt sich in Höhe der Zen-

triervorrichtung 5 eine Verringerung der Undichtigkeitsverluste zum über der Grundplatte 1 befindlichen
Innenraum t5 des Reaktorgefäßes. 40

Der Teil des Mediums, der durch die öffnungen 11
wieder in das Brennelement zurückfließt wird seiner
normalen Verwendung im Brennelement 4 zugeführt

Um ein Rückströmen des Mediums aus dem Raum 15
in den Raum 12 zu vermeiden, muß die Druckreduzie- 45
rung durch die Öffnungen 11 so erfolgen, daß im Raum
12 ein Druck ansteht, der mindestens so groß wie der im
Raum 15 ist

Der Teil 13 der Labyrinthdichtung oberhalb der öffnungen 11 soll das Ausströmen des Mediums in Rieh- 50
tung auf den Raum 15 aufgrund eines Druckunterschieds zwischen diesem Kaum und dem Raum 12 verringern.

Fig.2 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die
Zentriervorrichtung aus einem Ring 16 mit halbkreis- 55
förmigem Querschnitt gebildet wird, der gleichzeitig die
Dichtheit zwischen der Lagerstelle 2 und dem Innenraum 15 des Reaktorgefäßes herstellt

Jedoch ist diese Dichtheit niemals vollständig, und die
leichten Verluste, die stets auftreten, könnten bei einem ω
zu großen Druckunterschied eine Kavitationserosion in
den Zwischenräumen zwischen dem Ring 16 und seiner
Auflage hervorrufen.

Da die Menge des durch die Zentriervorrichtung strömenden Mediums sehr gering ist, ist es nicht möglich, sie 65
durch eine Labyrinthdichtung weiter zu verringern, da
eine solche Dichtung nh.ht auf sehr geringe Strömungsmeneen ansDricht.

Claims (4)

1 2 allerdings unter einem sehr hohen Druckunterschied, Patentansprüche: was in Höhe der Zentriervorrichtung eine Kavitationserosion zur Folge haben kann. Da andererseits eine La-

1. Anordnung zur senkrechten Lagerung von ei- byrinthdichtung nicht auf geringe Ausströmmengen annen rohrförmigen Fuß aufweisenden Brennelemen- 5 spricht, kann mit ihr der hohe Druckunterschied, unter ten in vom Wärmeträgermedium von unten nach dem es zu diesen Undichtigkeitsverlusten kommt, nicht oben durchströmten rohrförmigen LagersteUen in in wirksamer Weise verringert werden, ganz gleich, weleiner Grundplatte eines Kernreaktors, wobei das ehe Abmessungen man für die Dichtung wählen würde. Medium im unteren Fußbereich in den rohrförmigen Im ersten Fall besteht die Tendenz, daß sich ein nicht Fuß eindringt und im oberen Fußbereich eine Dich- io zu vernachlässigender Verlust von wärmeleitendem tung zwischen der Außenseite des Fußes und der Medium in Richtung auf den Reaktorkern einstellt, der rohrförmigen Lagerstelle angeordnet ist und im In- auf dem Spiel zwischen dem Unterteil eines Brenneleneren des rohrförmigen Fußes Querschnittsveren- ments und seiner Lagerstelle beruht; diese Undichtiggungen vorhanden sind, dadurch gekenn- keit kann ein Absinken der mittleren Temperatur am z£ i c h η e t, daß in einem Bereich oberhalb des un- 15 Ausgang des Reaktorkerns nach sich ziehen. Die Unteren Endes dieser als Labyrinthdichtung ausgebil- -dichtigkeit kann nicht in ausreichendem Maße durch die deten Dichtung (8, 13) in Höhe einer der Quer- Wirkung einer Labyrinthdichtung verringert werden, da Schnittsverengungen öffnungen (11) zwischen dem es in diesem Fall notwendig wäre, ihr eine Länge und Inneren und dem Äußeren des rohrförmigen Fußes Spieltoleranz zu verleihen, die mit den geometrischen angebracht gnd. 20 Gegebenheiten der Anlage, beispielsweise Höhe des

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Sitzes in der Grundplatte und der leichten Handhabung zeichnet, daß die öffnungen (U) in Höhe des njdttle- des Brennelements beim Einsetzen in seinen Sitz nicht ren Teils der Labyrinthdichtung (8, 13) angeordnet vereinbar wäre.

sind(Fig. 1,Fig.3). Aufgabe der Erfindung ist es also, ausgehend von

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 diesem Stand der Technik eine Anordnung der eingangs zeichnet, daß die öffnungen ill) unmittelbar am genannten Art so zu verbessern, daß die Kühlmittelveroberen Ende der Labyrinthdichtung (8,13) angcord- luste in Richtung auf den Reaktorkern auch bei unvollnet sind (F i g. 2). kommener Abdichtung in Höhe der Zentriervorrich-

4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der münde· tung verringert werden und die Gefahr einer Kavitastens eine Querschnittsverengung im Unterteil des 30 tionserosion in dieiem Bereich beseitigt wird, rohrförmigen 7ußes durch eine Blendenscheibe ge- Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden bildet wird, dadurch f ekennr.-ichnet, daß die Off- Merkmale des Anspruchs 1 gelöst Bezüglich von Merknungen (11) in der Höhe der Scheibe (18) liegen malen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung (F i g. 4). wird auf die Unteransprüche verwiesen.

35 Die durch die Geschwindigkeitserhöhung des Wär-

meträgermediums im verengten Abschnitt erzeugte lokale Druckverringerung führt zu einer lokalen statischen Druckverringerung im Raum zwischen dem EIe-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur mentfuß und seiner Lagerstelie, woßuich erreicht wird, senkrechten Lagerung von einen rohrförmigen Fuß auf- 40 daß ein Teil des zwischen Fuß und Lagersteils befindliweisenden Brennelementen in vom Wärmeträgermedi- chen Mediums durch die öffnungen wieder nach innen um von unten nach oben durchströmten rohrförmigen gesaugt wird und die Undichtigkeitsverluste in Höhe LagersteUen in einer Grundplatte eines Kernreaktors, der Zentriervorrichtung sich verringern. Die durch die wobei das Medium im unteren Fußbereich in den rohr- öffnung angesaugte Menge Wärmeträgermedium wird förmigen Fuß eindringt und im oberen Fußbereich eine 45 so zurückgewonnen und dem normalen, in die senkrecht Dichtung zwischen der Außenseite des Fußes und der stehenden Brennelemente eingespeisten wärmeleitenrohrförmigen Lagerstelle angeordnet ist und im Inneren den Medium wieder zugeführt des rohrförmigen Fußes Querschnittsverengungen vor- Für den Fall, daß eine dichte Zentriervorrichtung vorhanden sind, handen ist, können die Verbindungsöffnungen gemäß

Eine solche Anordnung ist aus der DE-OS 20 25 099 50 Anspruch 3 unmittelbar am oberen Ende der Labyrinth-

(F i g. 4) bekannt ' dichtung angeordnet werden, so daß praktisch die ge-

Die senkrecht stehenden Brennelemente von Kernre- samten Undichtigkeitsverluste durch die Labyrinthdich-

aktoren werden dabei mit ihrem Unterteil in zu diesem tung und die öffnungen wieder in das Innere des Brenn-

Zweck vorgesehene Lagerstellen eingelassen; die EIe- elementfußes zurückgelangen.

mente werden von der Unterseite dieses Unterteils aus 55 Für d.en Fall einer schlechten Einpassung des Brenn-

mit einem wärmeleitenden Medium gespeist elements, wodurch die Dichtigkeit nicht mehr gewähr-

Dieses Unterteil weist in seiner Lagerstelle ein Spiel leistet wäre, oder für den Fall, daß das Zentriersystem

auf, um das Einbauen zu erleichtern. Um trotz des Spiels von der Konstruktion her keinerlei Dichtigkeit herstellt

eine exakte Positionierung der Brennelemente zu er- ist es zur Verringerung der Undichtigkeitsverluste vor-

möglichen, sind diese mit einer Zentriervorrichtung aus- 60 teilhaft, die Verbindungsöffnungen gemäß Anspruch 2

gestattet in Höhe des mittleren Teils der Labyrinthdichtung zu

Praktisch unterscheidet man zwei Zentriersysteme, verlegen, so daß der in Richtung auf den Ausgang der

und zwar solche die keinerlei Dichtigkeit bewirken, und Labyrinthdichtung auftretende Druckabfall die Wir-

solche, die eine zusätzliche Dichtigkeit durch mechani- kung hat, diese Undichtigkeitsverluste zum Reaktor-

schen Kontakt herstellen. 65 kern zu vermeiden.

Im zweiten Fall, der durch die genannte DE-OS doku- In der folgenden Beschreibung an Hand von vier Fi-

mentiert wird, ist die Dichtigkeit niemals vollkommen, guren werden die Kennzeichen und Vorteile der Erfin-

es kommt vielmehr zu leichten Undichtigkeitsverlusten, dung verdeutlicht.