DE2424427C2 - Atomkernreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Atomreaktor, insbesondere einen wassergekühlten Reaktor, mil •einem Reaktordruckbehälter mit mindestens zwei Rohrstutzen zum Anschluß von Primärkühlmittcllcitungen, von denen eine kalte Primärkühlmittellei'.ung abgekühltes Kühlmittel in den Reaktordruckbehälier führt, wobei im kalten Teil des Primärkühlmittelstromes eine Rückschlagklappeneinhcit zur Sperrung von bei Bruch des Primärkiihlmittelkreises aus dem Rcaktordruckbehälter in die kalte Primärkühlmiltcllcitung rückströmendem Kühlmittel angeordnet ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 5 64 fi'54 ist ein Druckwasserreaktor bekannt, in dessen Primär kühlmittelleitung ein Rückschlagventil .ingeordnet ist Das Rückschlagventil soll dafür sorgen, daß bei einen Bruch der Primärkühlmittelleitung auf der dem Reak tordruckbehälter abgekehrten Seite das Aussirömer des Kühlmittels unterbunden wird, das zu einer Über hitzung des Reaktorkerns führen könnte. Dabei ist of fengelassen, ob die Primärkühlmiuellcitung mit derr Rückschlagventil zum sogenannten heißen oder kalter Strang des Primärkreises gehört.

Bei einem aus der deutschen Auslegeschnft 14 64 93? bekannten gasgekühlten Atomkernreaktor ist eine Rückschlagklappe in der in den Reaktordruckbehältei führenden kalten Primärkühlmittelleitung angeordnet die verhindern kann, daß bei einem Bruch des Primär kühlniittelkreisei aus dem Reaktordruckbehälter Kühlmittel in die kalte Primärkühlmittelleitung zurückströmt. Die nur schematisch gezeichnete Rückschlagklappe, die den gesamten Querschnitt der Primärkühimittelleitung ausfüllt, ist jedoch wegen ihrer Größe nur aufwendig zu fertigen und zu montieren. Außerdem besteht die Gefahr, daß die beim Schließvorgang vom Druckunterschied beschleunigte Rückschlagklappe so große Kräfte ausübt, daß auf die abzusperrende Leitung ein unzulässiger Stoß am Ende des Schließweges einwirkt.

Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, das bei einem Bruch des Primärkühlmittelkreises aus dem Reaktordruckbehälter in die kalte Primärkühlmittelleitung rückströmende Kühlmittel mit einer Rückschlagklappeneinheit zu sperren, die keinen großen Aufwand, und zwar auch nicht an Raum, benötigt und dennoch eine hohe Zuverlässigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Atomkernreaktor dadurch gelöst, daß erfindungsgcinäß diese Rückschlagklappeneinheit aus mehreren Einzeiklappen besieht und im Reaktordruckbehälter angeordnet ist. Auf diese Weise ist besser als beim Bekannten sichergestellt, daß jeder Bruch des kalten Stranges der Primärkühlmittelleitung unverzüglich abgesperrt wird, da die Absperrstelle schon im Inneren des Reaktordruckbehälters liegt. Andererseits gestattet die Aufteilung der Sperrstelle in mehrere Einzelklappen eine bessere Anpassung an die räumlichen Verhältnisse im Reaktordruckbehälier. Die Sicherheit wird, WU gewünscht, gleichzeitig dadurch erhöht, daß bei einem Versagen einzelner Klappen noch immer eine wesentliche Drosselung der Strömung erreicht wird. Ein gleichzeitiges Versagen aller Klappen ist dagegen praktisch ausgeschlossen, wenn die Zahl der Einzelklappen vier oder mehr beträgt.

Die Rückschlagklappeneinheit kann den Rohrstutzen der kalten Primärkühlmittelleitung umgeben. Damit ist gemeint, duIi die einzelnen Rückschlagklappen im Inneren des Reaktordruckbehälters um den von den Rohrstutzen gebildeten Auslaß herum angeordnet sind. Die Anordnung kann vorteilhaft exzentrisch sein, um eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit an allen Klappen der Rückschlagklappeneinhcit zu erhalten.

Die Rückschlagklappencinheit kann als weitere Ausführungsform ferner einen den Kern des Reaktors einhüllenden Kernbehälter umschließen. Sie überdeckt in diesem lalle den Ringquerschnitt zwischen Kernbehälter und Reaktordruckbehälter. Hierbei erhält man einen großen Strömungsquerschnitt, so dall die einzelnen Klappen wenig belastet sind.

Die einzelnen Klappen haben vorteilhaft einen rechteckigen Querschnitt. Sie können dann aus einfachen

Teilen hergestellt werden. Vorzugsweise sind sie um parallele Achsen schwenkbar. Der Schwenkwinkel zwi schen der Öffnungsstellung und der mindestens annähernd rechtwinklig zur Strömungsrichung verlaufen den SchiieBsieiiung soiite weniger .;is 9Cr betragen, in diesem Fall bewirkt die Strömung, die im Normalfall vorliegt, eine mechanische Festlegung der Klappen in der Öffnungsstellung, so daß ein Schwingen odei Klappern verhindert ist.

Der Öfi.iungswinkel kann durch einen stiftförmigen Anschlag begrenzt sein. Mit stiftförmig ist gemeint, daß eine Erhöhung oder ein Vorsprung vorgesehen ist, der in Strömungsriohtung nur einen kleinen schmalen Querschnitt aufweist, damit die Strömung wenig behindert wird. Ein solcher stiftförmiger Anschlag kann z. B. auch durch eine Abwinklung eines Klappenendes hergestellt sein.

Die Einzelklappen lassen sich günstig '..\ einem gitterartigen Rahmen unterbringen, der als Ganzes am Kernbehälter in den Reaktordruckbehälter einbaubar ist. Damit kann die Rücksehlagklappeneinheit für sich fertiggestellt, geprüft und montiert werden, so dall beim Einbau und gegebenenfalls auch bei einem spateren Ausbau nur eine kurze Zeit benötigt wird, um mit der Rückschlagklappeneinheil im strahlungsgefährdeten Bereich des Reaktordruckbehäkers zu hantieren.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei geht es stets um einen Reaktordruckbehälter für einen DruckwasserleistuTigsreaktor von z. B. 1300 MWe. Grundsätzlich kommt die Erfindung aber auch für Siedewasserreaktoren in Frage. Ferner ist die Erfindung für schweres und leichtes Wasser gleichermaßen geeignet.

In I ι g. 1 ist der Reaktordruckbehälter 1 mit einem Rohrstutzen 2 für den Anschluß einer Primärkühlmittelleitung versehen, die von einem nicht dargestellten Dampferzeuger als sogenannter kalter Strang J in den Reaktordruckbehälter 1 zurückführt. Im Inneren des Reaktordruckbehälters 1 ist auf den Rand des Rohrstutrens 2 ein im Querschnitt keilförmiger Ring 4 aufgeschweißt. Zwischen diesem und einem Kernbehälter 5 sitzt die als Ganzes mit 6 bezeichnete Rückschlagklappeneinheit.

Die Rückschlagklappeneinheit 6 umfaßt einen im Querschnitt rechtwinkligen Ringrahmen 7, in dem eine Vielzahl von im Querschnitt rechteckigen Platten 8 mit einer Schwenkachse 9 gelagert ist. Im Normalfall sind die Platten 8 unter der Wirkung der durch Pfeile 10 gekennzeichneten Strömung des Priniärkühlmiuels (leichtes Wasser) radial in bezug auf die stiichp-inktiert eingezeichnete Achse 12 des Rohrstutzens 2 orientiert, so daß die Strömung ungehindert passieren kann. Sollte sich die Strömung jedoch infolge eines Bruchs der vom Rohrstutzen 2 ausgehenden Primärkühlmittelleiiung umkehren, dann gehen die Platten 8 der einzelnen Rückschlagklappen in die in F i g. 2 gezeichnete Sperrstellung, so daß eine Strömung in der durch den gestrichelten Pfeil Π angedeuteten Richtung verhindert wird.

Die F ι g. 2 zeigt, daß der Ringrahmen 7 einen Kreisqucrschnitt aufweist und mil acht verdickten liefest ι gungsstegcn !4 mit je zwei .Schraub'enlöchern 15 verse hen ist. Zwischen den ßeiestigungsstegen 14 liegen je zwei dünnere Leitflächen 16, die mit einer Schulter 17 die Schließ- oder Spcrrsiellunp der Klappen bestimmen. Insgesamt sind demnach 24 Eir./elklappen nut iMin-r l.änec von etwa 200mm vorgesehen. Die öffnungsstellung der Platten 8 ist diirch einen stiftförmigen Anschlag 18 festgelegt, der ebenfalls mit den Leitflächen bzw. Befestigungssteüen zusammenwirkt. Der Schwenkwinkel zwischen Schließ- und Öffnungssteliung ist dadurch auf einen kleineren Winkel als 90" begrenzt, wie durch den Winkel φ auf der rechten Seite der F i g. 2 angedeutet ist. Mit dieser Ausführung wer den die Platten 8 im Normalbetrieb, also in der Öffnungsstellung, von der Strömung schwingungssicher angedrückt und festgehalten. Der gesamte Öffnungsquerschnitt ist daher annähernd durch die Summe der Flächen der Platten 8 gegeben und beträgt bei einer Klappenbreite von 100 mm 24 χ 100 χ 200 mm². Dies ist praktisch ebenso viel wie der 0,5 m- betragende lichte Querschnitt des Rohrstutzens 2.

Die Rückschlagklappeneinheit 6 braucht den Rohrstutzen 2 nicht konzentrisch zu umgeben, wie in F i g. 3a vereinfacht und verkleinert angedeutet ist. Vielmehr kann man eine exzentrische Anordnung gemäß F i g. 3b wählen und erhält dadurch die Möglichkeit, die im Reaktordruckbehälter 1 bevorzugt nach unten verlaufende Strömung mit geringerem Strömungswiderstand zu belasten, weil der Durchtrittsquerschnitt der Rürkschlagklappeneinhcit 6 vergrößert werden kann. In beiden Fällen ist der Ringrahmen 7 jedoch der Rundung von Reaktordruckbehälter 1 und Kernbehälter 5 anzupassen. Er ist also ein räumlich gewölbtes Gebilde, wie der Horizontalschnitt nach Fi g. 4 erkennen läßt.

Die F i g. 5 zeigt eine Einzelklappe der Klappeneinheu 6 in wesentlich vergrößertem Maßstab. Man sieht, daß die im Querschnitt rechteckige Platte 8 mit ihrer Schwenkachse 9 in Buchsen 17 gelagert ist. Die Platte 8 kann im Bereich der Schwenkachse 9 verdickt sein. Für diesen Fall wird sie /weckmäßig als Guß- oder Schmiedeteil hergestellt. Bei dieser Formgebung kann man auch den Stift 18 mit atiformen, der den Öffnungswinkel der Platte bestimmt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. b ist die Rückschlagklappeneinheit 6 als Ring mit wesentlich größerem Durchmesser ausgebildet, der in einer horizontalen Ebene den Kernbehälter 5 umgibt. Zu diesem Zweck ist unterhalb des Rohrstutzens 2 eine Dichtwulst 20 in den Reaktordruckbehälter 1 eingeschweißt, während der Ringrahmen 7 am Kernbehälter 5 angeschraubt ist. Die I- i g. 7 zeigt als Teilansicht eine Abwicklung der Rückschlagklappeneinheit 6.

Eine andere Ausbildung der Einzclklappen ist in dem Feilschnitt nach F i g. 8 gezeichnet. Die Anordnung in einer horizontalen Ebene entspricht im wesentlichen tier in 1-' i g. 6 gezeigten Anordnung. Die Ein/.clklappcn mit den Platten 8 sind jedoch nicht in einem allseitigen Rahmen gefaßt, sondern, wie insbesondere F i g. 9 /ei;;!, jeweils für sich an Böcken 21 befestigt, die auf die Außenseite des Kernbehälters 5 aufgebracht sind, /.. B. mit Schrauben 22. die von der Innenseite des Kernbehälters angebracht werden. Die Klappen wirken mit einer Dichtleiste 20' am Rand des Reaktordruckbehalters 1 zusammen, wenn sie aus der in F i g. 8 gezeichne- -cii Ölfiuingsstellung in die Schließstellung schwenken.

Die Rückschlagklappeneinheit 6 nach Fi g. K) ist als Ganzes in den Rohrstutzen 2 des Reaktordruckbehälter¹. 1 einbaubar. Ihre Platten 8 sind jedoch jalousieartig angeordnet, wie die Seitenansicht nach F i g. 11 zfigl. Die im wesentlichen länglichen Platten haben hier eine in bezug auf (.lic Achse 30 symmetrische Ausbildung. Ihre .Schwenkachsen 9 seilaufen parallel zur Längsrichtung der Platten 8. Die Plaitenfläche ist dabei

so groß gewählt, daß man schon mit vier Platten den gewünschten Durchlaßquerschnitt erhalt.

Bei dem Ausführiingsbeispiel nach K ig. 12 ist die Rückschlagklappcncinheit 6, ähnlich wie in F i g. 1 gezeigt, im Raum zwischen Kernbehälter und Druckbehälter um den Stutzen 2 herum angeordnet. Sie ist hiermit einem Deckel 23 festgeklemmt, der eine Ausnehmung 24 im Kernbehälter 5 innerhalb des Reaktordruckbehälters I verschließt. Dadurch ist ermöglicht, daß nach dem Lösen des Deckels 23 die Rückschlagklappeneinheit 6 als Ganzes aus dem Reaktordruckbehälter 1 und dem Kernbehälter 5 ausgebaut werden kann. Zum Festlegen des Deckels 23 ist ein Hebel 26 vorgesehen, der beim Einbau auf einen Vorsprung 28 und beim Ausbau auf einen Bundbolz.cn 27 des Deckels 23 wirkt.

Bei der in den F i g. 6 und 7 dargestellten Ausfüh-

rungsforni der Erfindung kann die im Ringspalt zwischen dem Kernbehälter 5 und dem Reaktordruckbehälter 1 angeordnete Rückschlagklappeneinheit 6, die den Kernbehälter umschließt, dazu dienen, den Kcrnbehälter zusätzlich abzustützen. Hierbei wird die mechanische Festigkeit des rahmenartigen Aufbaus der Rückschlagklappeneinheil ausgenutzt, um eine zusätzliche Zentrierung im Reaktordruckbehältcr I zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann die Rückschlagklappeneinheit einen Spalt zwischen dem Kernbehälter 5 und dem Reaktordruckbehälter 1 vollständig oder mindestens bis auf ein kleines Spiel ausfüllen, das für den Einbau der Riickschlagklappeneinheit oder zur Aufnahme von unterschiedlichen Wärmedehnungen benötigt wird.

Im Betrieb soll jedenfalls eine spielfreie Abstützung vorliegen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Atomkernreaktor, insbesondere wassergekühlter Reaktor, mit einem Reaktordruckbehälier mn mindestens zwei Rohrstutzen zum Anschluß von Primärkühlmittelleitungen, von denen eine kalte Primärkühlmittelleitung abgekühltes Kühlmittel in den Reaktordruckbehälter führt, wobei im kalten Teil des Primärkühlmittelstromes eine Rückschlag- ₎₀ klappeneinheit zur Sperrung von bei Bruch des Primärkühlmittelkreises aus dem Reaktordruckbehälter in die kalte Primärkühlmittelleitung rückströmendem Kühlmittel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Rückschiagklappeneinhei! (6) aus mehreren Einzelklappen (8) besteht und im Reaktordruckbehälter (1) angeordnet ist.

2. Kernreaktor nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappeneinheit (6) jo den Rohrstutzen (2) der kalten Primärkühlmittclleitung(3) umgibt.

3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappeneinheit (6) exzentrisch zum Rohrstutzen (2) angeordnet ist (F ig. 3b).

4. Kernreaktor n;ich Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagklappeneinheil (6) einen den Kern des Reaktors einhüllenden Kernbehälter (5) umschließt.

5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelklappen (8) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und um parallele Achsen (9) schwenkbar sind.

6. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gckennzeichnet, daß der Schwenkwinkel zwischen der Offnungsstellung und der mindestens annähernd rechtwinklig zur Strömungsrichtung verlaufenden Schließstellung weniger als 90° beträgt.

7. Kernreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel durch einen stiftförmigen Anschlag (18) begrenzt ist.

8. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 b><; 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelklappcn (8) in einem gittcrförmigen Rahmen (7) sitzen, der als Ganzes in den Reaktordruckbehälter (1) einbaubar ist.

9. Kernreaktor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kernbehälter (5) umschließende Rückschlagklappeneinheit (6) zur Ab-Stützung des Kernbehälters (5) gegen Jen Reaktordruckbehälter (1) mit herangezogen ist.