DE2429234C3

DE2429234C3 - Holder for the pressure vessel of an atomic nucleus reactor

Info

Publication number: DE2429234C3
Application number: DE19742429234
Authority: DE
Inventors: James Darwin Windsor Conn.; Pankow Bernd Westfield Mass.; Crawford (V.St.A.)
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-06-18
Publication date: 1977-03-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für das Druckgefäß eines Atomkernreaktors, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert ist.The invention relates to a holder for the Pressure vessel of an atomic nuclear reactor as defined in the preamble of claim 1.

Die Behälter von Kernreaktoren sind von der Reaktorsicherheitshülie (containment) umgeben bzw. in ihrem Hohlraum angeordnet. Bisher wurde das Gehäuse innerhalb der Sicherheitshülle an Ansätzen in senkrechter Richtung abgestützt, die radial vom Gefäß abstehen und mit horizontalen Oberflächen der Sicherheitshülle im Eingriff stehen. Verschiebungen auf Grund thermischer Einflüsse, die zwischen dem Gefäß und der Sicherheitshülle auftreten, wurden dadurch ausgeglichen, daß ein Gleiten der Ansätze ajf der Stützkonstruktion der Sicherheitshülle möglich war. Bei einer Konstruktion wurde vorgeschlagen, die Zu- und Abflußstutzen, die die Wandung des Gefäßes auf dem Umfang gegeneinander versetzt durchdringen, zum Zwecke der Abstützung zu verwenden. Eine solche Konstruktion ist in dem US-Patent 35 83 429 beschrieben. The containers of nuclear reactors are surrounded by or in the reactor safety cover (containment) arranged in their cavity. So far, the housing has been in a vertical position within the security envelope Direction supported, which protrude radially from the vessel and with horizontal surfaces of the safety envelope are engaged. Displacements due to thermal influences that occur between the vessel and the Safety envelope occur, were compensated for by the fact that sliding of the lugs ajf of the support structure the safety envelope was possible. In one construction it was proposed that the supply and Drainage stubs that penetrate the wall of the vessel on the circumference offset from one another, for Use for support purposes. Such a construction is described in US Pat. No. 3,583,429.

Eine andere Konstruktion zeigt die Abstützung durch besondere Säulen, an deren oberem Ende für die Halterung in senkrechter und waagerechter Richtung Federn angeordnet sind, umwährend des Betriebes Bewegungen aufgrund eier durch die Wärme bedingten Ausdehnungen zu ermöglichen. Dies zeigt US-PS 31 29 836.Another construction shows the support by special columns, at the upper end for the Bracket in the vertical and horizontal direction springs are arranged to during operation Allow movement due to heat induced expansion. This shows US-PS 31 29 836.

Solche Halterungen sind ausreichend während des normalen Betriebes des Kraftwerks, können jedoch nicht ausreichend sein, wenn ein Betriebsunfall vorausgesetzt wird. Ein besonderer Nachteil der Halterungen nach dem Stande der Technik ist der, daß das Reaktorgefäß gegen senkrecht nach oben wirkende Kräfte nicht in der Sicherheitshülle festgehalten wird. Solche Kräfte können auftreten, wenn während eines Unfalles Kühlflüssigkeit aus dem Strömungssystem verlorengeht, besonders also beim Bruch einer Leitung für die primäre Kühlflüssigkeit.Such brackets are sufficient during normal operation of the power plant, but can not be sufficient if an industrial accident is assumed. A particular disadvantage of the mounts according to the prior art is that the reactor vessel against acting vertically upwards Forces is not held in the safety containment. Such forces can occur if during a Accidental coolant is lost from the flow system, especially if a line breaks for the primary coolant.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Bewegung des Druckgefäßes in senkrechter Richtung nach oben zu verhindern. Sie geht aus von dem oben erwähnten Stand der Technik, der im Oberbegriff des Anspruches 1 definiert ist.It is the object of the invention to move the pressure vessel in a vertical direction upwards impede. It is based on the above-mentioned prior art, which is described in the preamble of claim 1 is defined.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierten Maßnahmen gelöst und eine senkrechte Bewegung des Druckgefäßes verhindert.The object of the invention is defined in the characterizing part of claim 1 Measures resolved and vertical movement of the pressure vessel prevented.

Gemäß den Ansprüchen 3 und 4 ist der Querschnitt der Säulen so gewählt daß sie in radialer Richtung des Gefäßes flexibel sind, aber Schwingungen mit der Eigenfrequenz des Druckgefäßes verhindern.According to claims 3 and 4, the cross section of the columns is chosen so that they are in the radial direction of the Are flexible, but prevent vibrations at the natural frequency of the pressure vessel.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ihrer betrieblichen Vorteile und der erfinderischen Einzelheiten wird nunmehr das in den Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:For a better understanding of the invention, its operational advantages and the inventive details, the preferred embodiment shown in the drawings will now be described. In the drawings show:

F i g. 1 eine bildliche Darstellung eines Reaktordruckgefäßes, das in einer Schutzhülle aufgestellt und mit einer Konstruktion nach der Erfindung abgestützt wird.F i g. 1 is a pictorial representation of a reactor pressure vessel, which is placed in a protective cover and supported with a construction according to the invention.

F 1 g. 2 zeigt eine Ansicht der Anordnung nach F i g. 1, F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 2.F 1 g. 2 shows a view of the arrangement according to FIG. 1, Fig. 3 shows a section along the line 3-3 of FIG. 2.

Das Gefäß 10 ist wie üblich in einem Schacht 12 aufgestellt, der durch die Schutzhülle 14 gebildet wird. Das Gefäß 10 besteht aus einem zylindrischen Hohlkörper 16, der oben und unten durch halbkugelförmige Dome 18 und 20 abgeschlossen ist. Das Gefäß 10 enthält den Kern, also einen aktiven Bereich, der durch die gestrichelten Linien 22 in F"ig. 2 dargestellt wird. Der Aufbau des Kerns ist bekannt und er soll während des Betriebes große Wärmemengen erzeugen, um Dampf in nicht dargestellten Dampferzeugern zu erzeugen, die ih-erseits Baugruppen eines Kraftwerks sind. Das Gefäß 10 besitzt zwei Schleifen für das Kühlmittel, um die im Kern 22 erzeugte Wärme zum Dampferzeuger zu übertragen. Diese Schleifen sind durch die Eingangsleitungcn 24 und die Auslaßleitungen 26, die sich radial nach auswärts von der Achse des Druckbehälters gesehen, erstrecken und die die Verbindung zwischen dem Druckbehälter 10 und den entsprechenden Dampferzeugern herstellen. Es können auch mehr oder weniger Leitungsschleifen für das erste Kühlmittel vorgesehen werden. Wie ersichtlich, sind die Leitungen 24 und 26 durch Anschlußstutzen 28 und 30 mit dem Inneren des Druckgefäßes 10 verbunden. Diese Stutzen 28 und 30 sind ein Teil des Druckgefäßes und auf dessen äußerer Oberfläche in Abstand von einander auf den Umfang angeordnet.As usual, the vessel 10 is set up in a shaft 12 which is formed by the protective cover 14. The vessel 10 consists of a cylindrical hollow body 16, the top and bottom by hemispherical Dome 18 and 20 is complete. The vessel 10 contains the core, so an active area through the dashed lines 22 in FIG. 2 is shown. The structure of the core is known and it should be used during of the operation generate large amounts of heat in order to generate steam in steam generators, not shown which are, in turn, assemblies of a power plant. The vessel 10 has two loops for that Coolant to transfer the heat generated in core 22 to the steam generator. These loops are through inlet conduits 24 and outlet conduits 26 extending radially outward from the axis of the Seen pressure vessel, extend and the connection between the pressure vessel 10 and the produce appropriate steam generators. There can also be more or less line loops for the first Coolant can be provided. As can be seen, the lines 24 and 26 are passed through connecting pieces 28 and 30 connected to the interior of the pressure vessel 10. These nozzles 28 and 30 are part of the pressure vessel and arranged on its outer surface at a distance from each other on the circumference.

Der Schacht 12 in der Schutzhülle 14. in dem das Gefäß 10 angeordnet ist, besitzt eine zylinderförmige Wandung 32, die konzentrisch zu dem Druckgefäß liegt. Der Boden des Schachtes 12 wird durch die Grundplatte 34 gebildet. In der Wand 32 werden öffnungen 36 für alle Kühlmittelleitungen 24 und 26 vorgesehen.The shaft 12 in the protective sleeve 14, in which the vessel 10 is arranged, has a cylindrical shape Wall 32 which is concentric to the pressure vessel. The bottom of the shaft 12 is through the base plate 34 formed. Openings 36 for all coolant lines 24 and 26 are provided in wall 32.

Natürlich unterliegt das Gefäß 10 thermischen Verschiebungen in Bezug auf die Schutzhülle 14, besonders wenn während des Betriebes Übergangszeiten vorliegen. Solche Verschiebungen treten sowohl in Richtung der Achse des Druckgefäßes als auch radial dazu auf. Auch bei einer ernstlichen Störung, z. B. einem Bruch des Gefäßes oder einer oder mehrerer Kühlmittelleitungen 24 oder 26 wird das Kühlmittel unter hohem Druck aus dem Strömungssystem in den Schacht 12 strömen. Die Kräfte, die das ausgeströmte KühlmittelOf course, the vessel 10 is subject to thermal displacements with respect to the protective sheath 14, especially if there are transition times during operation. Such shifts occur in both Direction of the axis of the pressure vessel and also radially to it. Even with a serious disorder, e.g. B. a If the vessel or one or more coolant lines 24 or 26 rupture, the coolant is under high Flow pressure from the flow system into the duct 12. The forces that the leaked coolant

ausübt, tendieren dazu, das Druckgefäß aus dem Schacht herauszudrücken, so daß eine potentiell gefährliche Situation entsteht. Die Erfindung soll einerseits das Druckgefäß 10 in senkrechter Richtung innerhalb des Schachtes 12 verankern und auch thermische Verschiebungen in Bezug auf die Schutzhülle 14 aufnehmen, aber andererseits das Gefäß sicher innerhalb des Schachtes festhalten, wenn eine der oben beschriebenen gefährlichen Situationen eintritt. Die Erfindung benutzt zu diesem Zwecke eine Anzahl \on senkrechten Säulen 38, die zwischen der Grundplatte 34 und dem Gefäß 10 angeordnet sind. Sie enden auf dem Boden des Schutzhüllen-Schachtes 12. Diese Säulen 38 sind lang und stark genug, um das Gefäß in einer Stellung oberhalb der Grundplatte 34 zu halten. In Bezug auf die Achse des Gefäßes sind sie in radialer Richtung flexibel aber doch steif genug, daß die Eigenfrequenz des abgestützten Gefäßes nicht in den normalen Bereich der seismischen Erregung gerät, der es ausgesetzt werden kann. Im Ausführungsbeispiel tragen die Säulen 38 das Gefäß 10 an den Stutzen 24 und 26 für die Kühlflüssigkeit Man kann natürlich stattdessen irgendeinen Ansatz des Druckgefäßes in radialer Richtung zur Abstützung benutzen, die aus der Oberfläche des Druckgefäßes heraustreten, z. B. nicht 2s dargestellte Klammern.exercises tend to push the pressure vessel out of the shaft, so that a potentially dangerous situation arises. The invention is intended on the one hand to move the pressure vessel 10 in the vertical direction anchor within the shaft 12 and also thermal displacements in relation to the protective cover 14, but on the other hand hold the vessel securely within the shaft if one of the above dangerous situations described occurs. The invention uses a number \ on for this purpose vertical columns 38 which are arranged between the base plate 34 and the vessel 10. They end on that Bottom of the protective sleeve well 12. These pillars 38 are long and strong enough to hold the vessel in a To hold position above the base plate 34. They are radial with respect to the axis of the vessel Direction flexible but stiff enough that the natural frequency of the supported vessel does not fall into the normal range of seismic excitation device to which it can be exposed. In the exemplary embodiment the columns 38 carry the vessel 10 to the nozzle 24 and 26 for the cooling liquid. One can of course instead use any approach of the pressure vessel in the radial direction for support, which comes from the Step out surface of the pressure vessel, e.g. B. not 2s shown brackets.

Die Säulen 38 haben rechteckigen Querschnitt und besitzen am oberen Ende eine rechteckige Kopfplatte 40, deren Oberfläche größer ist als der Querschnitt der Säule und am unteren Ende eine Fußplatte 42, die noch einen größeren Querschnitt besitzt. Mit der Grundplatte 34 durch Bolzen oder in ähnlicher nicht dargestellter Weise verbunden. Mit dem iinteren Ende der Säule 38 und der Fußplatte 42 sind Versteifungsplatten 44 vorgesehen und mit ihnen verschweißt. Die Stützen 48 sind mit der unteren Oberfläche der zugehörigen Stutzen verschweißt und besitzen am unteren Ende Grundplatten 46, die mit den Kopfplatten 40 der Säulen 38 fest verbunden werden. Man kann beide Platten mit Hilfe von Schrauben 50 miteinander verbinden, um das Druckgefäß abheben zu können.The columns 38 have a rectangular cross-section and have a rectangular head plate at the upper end 40, the surface of which is larger than the cross section of the column and at the lower end a base plate 42, which is still has a larger cross-section. With the base plate 34 by bolts or the like, not shown Way connected. With the inner end of the column 38 and the footplate 42 are stiffening plates 44 provided and welded to them. The supports 48 are associated with the lower surface of the Nozzles are welded and have base plates 46 at the lower end, which are connected to the top plates 40 of the columns 38 are firmly connected. You can connect the two plates with the help of screws 50 to achieve the To be able to lift off the pressure vessel.

Bei der Konstruktion der Säulen 38 wird der Querschnitt so gewählt, daß die Säule zum Tragen des Druckgefäßes stark genug ist aber auch ausreichende axiale Steifheit besitzt, um sicher zu stellen, daß die Eigenfrequenz des Gefäßes mit der Tragkonstruktion nicht in den normalen Bereich der seismischen Erregung fällt, der das Gefäß ausgesetzt ist. Die schmale Seite oder Breite 52 des Querschnitts der Säulen wird so gewählt, daß sie eine ausreichende Biegung der Säulen gestattet, um sich an die radiale thermisch bedingte Verschiebung des Gefäßes in Bezug auf die Wand des Schachtes 12 anpassen zu können. Die Säulen 38 müssen so lang sein, daß der Boden des Gefäßes so viel oberhalb der Grundplatte 34 liegt, daß der Zwischenraum die thermische axiale Ausdehnung des Gefäßes während des Betriebes aufnehmen kann. Beim Ausführungsbeispiel stehen die Grundplatten 42 der Säulen erhöht auf Fußteilen 55, die auf dem Boden des Schachtes 12 vorgesehen sind.In the construction of the columns 38, the cross-section is chosen so that the column is used to support the Pressure vessel is strong enough but also has sufficient axial stiffness to ensure that the Natural frequency of the vessel with the supporting structure not in the normal range of seismic excitation falls to which the vessel is exposed. The narrow side or width 52 of the cross-section of the pillars becomes so chosen so that it allows sufficient bending of the pillars to accommodate the radial thermally induced To be able to adjust the displacement of the vessel in relation to the wall of the shaft 12. The pillars 38 must be so long that the bottom of the vessel is so much above the base plate 34 that the space the can absorb thermal axial expansion of the vessel during operation. In the exemplary embodiment the base plates 42 of the columns are raised on foot parts 55 which are on the floor of the shaft 12 are provided.

Um ruckartige Bewegungen des unteren Endes des Druckgefäßes 10 in Bezug auf die Säulen 38, die auf Grund unerwarteter seismischer Einflüsse entstehen können, zu verhindern, wird ein aus Paßstücken 54 und Führungstücken 56 an den Grundplatten 42 und die darin geführten Paßstücke 54 mit dem Gefäß 10 verbunden. Führungsstücke 56 und Paßstücke 54 verhindern jede Drehbewegung des freien Endes des Gefäßes 12 senkrecht zu den Achsen der Säulen 38.In order to prevent jerky movements of the lower end of the pressure vessel 10 in relation to the columns 38, which can arise due to unexpected seismic influences, a fitting piece 54 and guide pieces 56 on the base plates 42 and the fitting pieces 54 guided therein with the vessel 10 connected. Guide pieces 56 and fitting pieces 54 prevent any rotational movement of the free end of the vessel 12 perpendicular to the axes of the columns 38.

Die Erfindung ermöglicht also eine bessere Lagerung des Gefäßes innerhalb der Schutzhülle gegenüber senkrechten Beanspruchungen, die während des normalen Betriebes aber auch im Falle einer ernsteren Störung. Die Montage des Gefäßes in der beschriebenen Wei-e ermöglicht eine Anpassung an jede radiale oder axiale Verschiebung während des Betriebes. Obwohl Gleitbewegungen zwischen den einzelnen Teilen vermieden werden, wird eine schlüssige Verbindung zwischen dem Gefäß und den Montageteilen hergestellt, so daß die Möglichkeit des Austrctens des Druckgefäßes aus der Schutzhülle vermindert wird, besonders für den Fall, daß beim Bruch des Kessels oder einer oder mehrerer Kühlmittelleitungen das Kühlmittel unter hohem Druck in den Schacht der Schutzhülle eindringt.The invention thus enables better storage of the vessel within the protective cover vertical loads that occur during normal operation but also in the case of more serious ones Disturbance. The assembly of the vessel in the manner described enables adaptation to any radial or axial displacement during operation. Although sliding movements between each Parts are avoided, a coherent connection between the vessel and the assembly parts produced so that the possibility of the pressure vessel escaping from the protective cover is reduced, especially in the event that the coolant breaks down when the boiler or one or more coolant lines break penetrates the shaft of the protective cover under high pressure.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Bracket for the pressure vessel of an atomic nuclear reactor, in which the radially outwardly directed Approaches of the pressure vessel within the protective sleeve of the reactor by several perpendicular to the Pressure vessel arranged around columns are supported, one side on the bottom of the protective cover stand and, on the other hand, wear it at the lugs of the pressure vessel, characterized in that that the columns (38) with respect to the vertical axis of the pressure vessel in radial Direction are flexible.

2. Holder according to claim 1, characterized in that the inflow and outflow nozzle (30) of the Form the vessel (10) in a manner known per se, the approaches on which the vessel (10) is carried.

3. Holder according to claim 1, characterized in that the cross section of the columns (38) is a Is a rectangle whose side lengths are chosen so that, on the one hand, their bend in the radial direction of the The vessel (10) is possible in the event of thermal expansion and, on the other hand, an oscillation with the Natural frequency of the vessel is prevented due to seismic excitation.

4. Holder according to claim 1, characterized in that that with the lower end of the columns (38) and the vessel (10) each have a part (54, 56) one Straight guidance connected in

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