DE2455060B1

DE2455060B1 - Nuclear reactor

Info

Publication number: DE2455060B1
Application number: DE2455060A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Irion; Juergen Tautz; Gerhard Dipl-Ing Ulrych
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1974-11-20
Publication date: 1975-12-04

Description

Bei Leistungsreaktoren heute üblicher kommerzieller Größen von z. B. 800 bis 1300 MWe sind einem Reaktordruckbehälter mehrere Rohrstutzen mit kalten Primärkühlmittelleitungen zugeordnet. Hier können die Strömungsleitflächen der Rohrstutzen girlandenförmig aneinandergereiht sein. Sie können die Rohrstutzen symmetrisch umgeben, so daß eine möglichst verlustarme und gleichmäßige Strömung schon in der Nähe der Rorstutzen vorliegt. Es ist aber auch möglich, die Strömungsleitflächen in Umfangsrichtung des Reaktordruckbehälters derart gegenüber dessen Längsachse zu neigen, daß sie einen Drall der Kühlwasserströmung verursachen. Dieser Drall kann die Gleichmäßigkeit des Kühlmitteldurchsatzes im Inneren des Reaktorkerns verbessern. Hierfür genügt schon eine Neigung zwischen 5 und 25°, je nach der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Strömungsleitflächen. In power reactors nowadays common commercial sizes of z. B. 800 to 1300 MWe are a reactor pressure vessel several pipe sockets with cold Assigned primary coolant lines. The flow guide surfaces of the pipe socket can be used here be lined up in a garland shape. You can surround the pipe socket symmetrically, so that a flow with as little loss as possible and even in the vicinity of the Rorstutzen is present. But it is also possible to place the flow guide surfaces in the circumferential direction of the reactor pressure vessel to incline relative to its longitudinal axis in such a way that they cause the cooling water flow to swirl. This twist can improve the evenness improve the coolant throughput inside the reactor core. Sufficient for this already a slope between 5 and 25 °, depending on the flow velocity in the area the flow guide surfaces.

Mit einer Strömungsieitfläche, die, wie schon erwähnt, einen Rohrstutzen vorzugsweise zur Hälfte umgibt, kann man diesem Rohrstutzen vorteilhaft fünf Einzelklappen zuordnen. Weniger Einzelklappen müssen zumeist so großflächig ausgebildet werden, daß die bei einer Bewegung auftretenden Kräfte unerwünscht groß werden, Man kann aber auch mehr als fünf Klappen, z. B. zehn Klappen, für den zu einem Rohrstutzen gehörenden Durchlaßquerschnitt vorsehen. Sehr hohe Klappenzahlen sind zwar im Hinblick auf die leichte Bewegbarkeit der Klappen günstig, haben aber andererseits einen höheren mechanischen Aufwand zur Folge. With a flow surface, which, as already mentioned, a pipe socket preferably half surrounds, this pipe socket can advantageously have five individual flaps assign. Fewer individual flaps usually have to be designed over a large area that the forces occurring during a movement are undesirably large, one can but also more than five flaps, e.g. B. ten flaps, for a pipe socket Provide the corresponding passage cross-section. Very high valve numbers are admittedly in view on the easy mobility of the flaps favorably, but on the other hand have one higher mechanical effort result.

Die den Rohrstutzen zugekehrte Seite einer Strömungsleitfläche kann entsprechend dem Verlauf von Strömungsfäden geformt sein, die sich bei Strömung ohne Strömungsleitflächen einstellen. Damit beeinflußt die Strömungsleitfläche den normalen Verlauf der Strömung beim üblichen Betrieb nicht. Die wird vielmehr nur dann wirksam, wenn die Rückschlagklappen bei einem Bruch ansprechen. Man kann aber auch einfachere Formen der Strömungsleitflächen wählen, um die Herstellung zu erleichtern. Zum Beispiel können die Strömungsleitflächen geradlinige Stege umfassen, die quer zu einem Kernbehälterflansch an diesem angebracht sind. Der Kernbehälterflansch kann seinerseits Teil der Strömungsleitflächen sein. The side of a flow guide surface facing the pipe socket can be shaped according to the course of flow threads, which are in flow Adjust without flow guide surfaces. The flow guide surface thus influences the normal course of the flow in normal operation. Rather, it just becomes effective when the non-return valves respond in the event of a break. But you can also choose simpler shapes of the flow guide surfaces in order to facilitate manufacture. For example, the flow guide surfaces can include straight webs that transverse are attached to a core container flange on this. The core container flange can in turn be part of the flow guide surfaces.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei ist in den F i g. 1, 2 und 3 jeweils in einem Ausschnitt in drei zueinander senkrechten Blickrichtungen ein Reaktordruckbehälter eines Druckwasser-Leistungsreaktors dargestellt, bei dem Einzelklappen einer Rückschlagklappeneinheit nach der Erfindung mit Strömungsleitflächen vorgesehen sind. Die F i g. 4 und 5 zeigen schematisch vereinfacht abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung. For a more detailed explanation of the invention are in the following on hand the drawing described embodiments. It is in the F i g. 1, 2 and 3 each in a section in three mutually perpendicular directions of view Reactor pressure vessel of a pressurized water power reactor shown with single flaps a non-return valve unit according to the invention is provided with flow guide surfaces are. The F i g. 4 and 5 show schematically simplified modified embodiments the invention.

Mit 1 ist die stählerne Wand des im wesentlichen zylindrischen Reaktordruckbehälters bezeichnet. In dieser Wand ist ein radial verlaufender Rohrstutzen 2 vorgesehen. Er ist der kalten Primärkühlmittelleitung einer nicht gezeichneten Kühlmittelschleife mit Dampferzeuger, Primärkühlmittelpumpe usw. zugeordnet. With 1 is the steel wall of the essentially cylindrical reactor pressure vessel designated. A radially extending pipe socket 2 is provided in this wall. It is the cold primary coolant line of a coolant loop (not shown) assigned with steam generator, primary coolant pump, etc.

Deshalb strömt im Normalbetrieb das als Kühlmittel verwendete leichte Wasser in Richtung des Pfeils 3 aus der Rohrleitung in den Ringraum 4 zwischen dem Reaktordruckbehälter 1 und einem Kernbehälter 5, der in seinem Inneren 6 den nicht weiter dargestellten, aus Brennelementen aufgebauten Reaktorkern enthält.Therefore, the light one used as the coolant flows in normal operation Water in the direction of arrow 3 from the pipeline into the annulus 4 between the Reactor pressure vessel 1 and a core vessel 5, which is not in its interior 6 contains further illustrated, constructed from fuel assemblies reactor core.

Im Ringraum 4 sind, wie insbesondere F i g. 2 erkennen läßt, aus zwei Teilen 8 und 9 zusammengesetzte Strömungsleitflächen 10 vorgesehen, die den Rohrstutzen 2 umgeben. Die Strömungsleitflächen 10 verlaufen beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 keilförmig symmetrisch zum Rohrstutzen 2. An ihrem unteren Ende 11, das annähernd in Höhe der Oberkante des nicht gezeichneten Reaktorkerns liegt, bilden sie einen Durchlaßquerschnitt 12, der mit Einzelklappen 13 einer Rückschlagklappeneinheit 14 verschließbar ist. Die Länge des Durchlasses 12 in Umfangsrichtung beträgt etwa das Dreifache des Radius der Rohrstutzen 2. In the annular space 4, as in particular FIG. 2 shows off two parts 8 and 9 composite flow guide surfaces 10 provided that the Surrounding pipe socket 2. The flow guide surfaces 10 run in the embodiment according to FIG. 2 wedge-shaped symmetrically to the pipe socket 2. At its lower end 11, which is approximately at the level of the upper edge of the reactor core, not shown, form they have a passage cross section 12, which with individual flaps 13 of a non-return valve unit 14 is lockable. The length of the passage 12 in the circumferential direction is approximately three times the radius of the pipe socket 2.

Die Einzelklappen 13 sind an Trägern 15 gelenkig gelagert, wie die Achse 16 in F i g. 1 erkennen läßt. Die Träger können am Kernbehälter 5 angebracht sein. Es ist aber auch denkbar, daß die einem Rohrstutzen 2 zugeordneten Einzelklappen 13 als selbständige Einheit hergestellt und z. B. an den Strömungsleitflächen 10 angebracht sind. The individual flaps 13 are articulated on supports 15, like the Axis 16 in F i g. 1 shows. The carriers can be attached to the core container 5 be. But it is also conceivable that the individual flaps assigned to a pipe socket 2 13 manufactured as an independent unit and z. B. on the flow guide surfaces 10 are attached.

An der dem Kernbehälter 5 gegenüberliegenden In- nenseite des Reaktordruckbehälters sind Rippen 17 als Widerlager für die Einzelklappen 13 in der gestrichelt gezeichneten Sperrstellung 13' angeordnet. Sie stützen die Einzelklappen über verformbare Metallkörper 18, mit denen der Stoß am Ende der Schließbewegung gedämpft wird. On the inside opposite to the core container 5 inside of the reactor pressure vessel are ribs 17 as an abutment for the individual flaps 13 in the dashed line Locking position 13 'arranged. They support the individual flaps via deformable metal bodies 18, with which the shock is dampened at the end of the closing movement.

Die F i g. 3 zeigt, wie die einem Rohrstutzen 2 gemäß F i g. 2 zugeordneten sechs Einzelklappen 13 im Ringraum 4 gleichmäßig radial ausgerichtet sind. Um hierbei einen dichten Abschluß zu gewährleisten, kann man die Rippen 17 im Ringraum 4 entgegen der Darstellung statt in der Mitte an den Rändern der Strömungsleitflächen 10 versehen. Im übrigen ermöglichen die Rippen 17 eine Anpassung zwischen den Wölbungen im Bereich des Rohrstutzens 2 und den im wesentlichen rechtwinkligen Teil der Einzelklappen 13. The F i g. 3 shows how a pipe socket 2 according to FIG. 2 assigned six individual flaps 13 are evenly aligned radially in the annular space 4. To this To ensure a tight seal, the ribs 17 in the annular space 4 can be opposed the representation is provided on the edges of the flow guide surfaces 10 instead of in the middle. In addition, the ribs 17 allow an adaptation between the bulges in the area of the pipe socket 2 and the substantially right-angled part of the individual flaps 13th

Die F i g. 4 zeigt schematisiert eine Abwicklung des Reaktordruckbehälters 1 im Bereich der insgesamt acht Rohrstutzen 2. Dabei ist mit 20 der obere Flansch des Kernbehälters 5 bezeichnet, der den Ringraum 4 nach oben begrenzt. Die Strömungsleitflächen 10 sind hierbei symmetrisch und girlandenförmig zu jeweils zwei benachbarten Rohrstutzen 2' und 2" angeordnet, die für den Einlaß des Kühlmittels im Normalbetrieb vorgesehen sind. Im Bereich der dazwischenliegenden, ebenfalls paarweise angeordneten Auslaßstutzen 2"' und 2"" der heißen Primärkühlmittelleitungen erweitern sich die Strömungsleitflächen 10. Dadurch wird der Einlaß aus den Rohrstutzen 2', 2" verbessert, weil die Strömung dort im Normalbetrieb in Richtung der Pfeile 3' verläuft, während die dem Auslaß zugekehrte Strömung ungestört von der Innenseite des Kernbehälters an die Stutzen 2"' und 2"" herangeführt wird (Pfeile 22). The F i g. 4 schematically shows a development of the reactor pressure vessel 1 in the area of a total of eight pipe sockets 2. Here, 20 is the upper flange of the core container 5, which delimits the annular space 4 at the top. The flow guide surfaces 10 are here symmetrical and in a garland shape to two adjacent pipe sockets 2 'and 2 "arranged, which are provided for the inlet of the coolant in normal operation are. In the area of the outlet nozzles located in between, also arranged in pairs 2 "'and 2" "of the hot primary coolant lines expand the flow guide surfaces 10. This improves the inlet from the pipe socket 2 ', 2 "because the flow there in normal operation in the direction of arrows 3 ', while the outlet facing flow undisturbed from the inside of the core container to the nozzle 2 "'and 2" "is brought up (arrows 22).

Die F i g. 4 zeigt ferner, daß jedem Rohrstutzen 2' und 2" zehn Einzelklappen 13 zugeordnet sind. Diese ergeben die gewünschte leichte Bewegbarkeit bei einem günstigen großen Durchlaßquerschnitt. Die Strömungsleitflächen 10 müssen dabei der Form des Ringraumes 4 angepaßt sein, so daß sich eine zweifach gekrümmte räumliche Form ergibt, die einen erhöhten Herstellungsaufwand erfordert, dafür jedoch die Strömung am wenigstens beeinträchtigt, weil die Form entsprechend dem Verlauf von Stromfäden einer unbeeinflußten Strömung gebildet werden kann. The F i g. 4 also shows that each pipe socket 2 'and 2 "have ten individual flaps 13 are assigned. These result in the desired ease of movement for one favorable large passage cross-section. The flow guide surfaces 10 must be the Shape of the annular space 4 be adapted, so that a twofold curved spatial Form results that requires increased manufacturing costs, but the Flow is least affected because the shape corresponds to the course of Stream filaments of an unaffected flow can be formed.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5, das in seiner Schematisierung mit der Darstellung nach F i g. 4 übereinstimmt, wird der Kernbehälterflansch 20 selbst als Teil der Strömungsleitflächen 10 verwendet. Hierbei sind ebene Stege 23 zur Unterteilung im Ringraum 4 angeordnet, die einmal zwischen den Rohrstutzen 2' und 2" der kalten Primärkühlmittelleitung verlaufen. In the embodiment according to FIG. 5, which in its schematization with the representation according to FIG. 4 matches, the core container flange 20 even used as part of the flow guide surfaces 10. Here are flat webs 23 arranged for subdivision in the annular space 4, the once between the pipe socket 2 'and 2 "of the cold primary coolant line run.

Zum anderen sind ebenfalls ebene Stege 24 im Bereich der Rohrstutzen 2"' und 2"" der heißen Primärkühlmittelleitungen angeordnet. Die Strömung im Normalbetrieb ist wiederum durch den Pfeil 3' angedeutet. Bei dieser einfacheren Ausführung der Strömungsleitflächen bilden sich in den Ecken der rechtwinklig zum Flansch 20 verlaufenden Stege 23 und 24 Totwasserzonen, so daß sich für die Strömung letztlich Strömungslinien ergeben, die mit den Strömungsleitflächen 10 nach F i g. 4 weitgehend übereinstimmen. Solche Totwasserzonen sind jedoch im Hinblick auf denkbare Korrosionsgefahren und Druckverluste unter Umständen unerwünscht.On the other hand, there are also flat webs 24 in the area of the pipe socket 2 "'and 2" "of the hot primary coolant lines. The flow in normal operation is again indicated by the arrow 3 '. In this simpler version of the Flow guide surfaces are formed in the corners of the ones running at right angles to the flange 20 Web 23 and 24 dead water zones, so that ultimately flow lines for the flow result, which with the flow guide surfaces 10 according to F i g. 4 largely agree. However, such dead water zones are conceivable with regard to the risk of corrosion and Pressure losses may be undesirable.

In F i g. 4 ist noch gestrichelt angedeutet, daß der an sich vertikale Bereich 25 der Strömungsleitflächen 10 auch um z. B. 20° gleichsinnig geneigt sein kann, wie gestrichelt bei 25' angedeutet ist. Hierdurch kann man einen Drall der Kühlmittelströmung im Ringraum 4 erhalten, der die Verteilung des Kühlmittels über den Reaktorkern vergleichmäßigt. In Fig. 4 is also indicated by dashed lines that the vertical in itself Area 25 of the flow guide surfaces 10 also by z. B. 20 ° inclined in the same direction can how is indicated by dashed lines at 25 '. Through this you can get a swirl of the coolant flow in the annular space 4, which the distribution of the Coolant evened out over the reactor core.

Claims

Claims: 1. Atomic reactor, in particular a water-cooled nuclear reactor, with a reactor pressure vessel with at least two pipe sockets for connecting Primary coolant lines, of which a cold primary coolant line is cooled Coolant leads into the reactor pressure vessel, with the primary coolant flow in the cold part a non-return valve unit to block, in the event of a break in the primary coolant circuit, the end. the reactor pressure vessel flowing back into the cold primary coolant line Coolant is arranged, this non-return flap unit consisting of several individual flaps exists and is arranged in the reactor pressure vessel, according to patent application P 24 24 427.7-33, it is not stated that in the reactor pressure vessel (1) Arranged flow guide surfaces (10) and thus provided with individual flaps (13) are that the pipe socket (2, 2 ', 2 ") cold primary coolant lines can be shut off individually are.

2. Atomic nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the Flow guide surfaces (10) surround the pipe socket (2, 2 ', 2 ") at least halfway.

3. Atomic nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that that the flow guide surfaces (10) have a passage cross section provided with individual flaps (13) limit that in the circumferential direction of the reactor pressure vessel (1) one to three times the diameter of the pipe socket (2).

4. Atomic nuclear reactor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the flow guide surfaces (10) of several pipe sockets (2, 2 ', 2 ") in a garland shape are strung together.

5. Atomic nuclear reactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the flow guide surfaces (10) surround the pipe socket (2, 2 ', 2 ") symmetrically.

6. Atomic nuclear reactor according to one of claims 1 to 5, characterized in that that with a flow guide surface (10) a pipe socket (2, 2 ', 2 ") at least five individual flaps (13) are assigned.

7. Atomic nuclear reactor according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the side of a flow guide surface (10) facing the pipe socket (2, 2 ', 2 ") is shaped according to the course of flow threads, which are in flow without Adjust flow guide surfaces.

8. Atomic nuclear reactor according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the flow guide surfaces (10) in the circumferential direction of the reactor pressure vessel (1) are inclined (25 ') relative to its longitudinal axis in such a way that they create a swirl of the cooling water flow cause.

9. Atomic nuclear reactor according to claim 8, characterized in that the Inclination with respect to the longitudinal axis is 5 to 25 °.

10. Atomic nuclear reactor according to one of claims 1 to 6 and 8 to 9, characterized in that the flow guide surfaces are straight webs (23, 24) comprise that are perpendicular or inclined transversely to a core container flange (20) this are attached.

In the main patent application, an atomic nuclear reactor, in particular a water-cooled nuclear reactor, with a reactor pressure vessel with at least two Treated pipe socket for the connection of primary coolant lines, one of which cold primary coolant line cooled coolant into the reactor pressure vessel leads. To solve the problem of the leakage of coolant in the event of a To prevent breakage of the main coolant line, keep the core in the reactor pressure vessel does not assume any inadmissibly high temperatures, according to the technical teaching of the Main patent a non-return flap unit with several individual flaps inside of the reactor pressure vessel provided. Such single flaps are relatively small and therefore fast moving parts that block a unwanted flow can take over. The slight mobility can, however, be achieved in individual unfavorable cases can also be unfavorable. Namely, it can be used in regions of the reactor pressure vessel, where the flow directions of the cooling water are not complete are clear, lead to undesirable flapping or swinging of the flaps. For this purpose, the present invention seeks as a further development of the arrangement the main patent application a remedy.

According to the invention, flow guide surfaces are in the reactor pressure vessel arranged and provided with individual flaps that the pipe socket cold primary coolant lines can be shut off individually. Therefore speak if a cold strand breaks of the primary coolant lines only the individual flaps assigned to this branch at. The others, on the other hand, are no longer set in motion, i. H. They stay opened. On the other hand, it says on the one assigned to the broken primary coolant line Individual flaps provide such a clear flow that they are in the locked position leading movement of the individual flaps takes place safely and without delay.

The flow guide surfaces can at least half of the pipe socket surround. You then direct the flow to be blocked to a relatively small cross-section and result in high flow velocities, which are essential for the reliable response of the Lead single flaps. In addition, this can reduce the structural effort for the individual flaps be reduced because only the cross-sections necessary for the flow have to be covered are. The flow guide surfaces preferably delimit a one provided with individual flaps Passage cross-section, the one to in the circumferential direction of the reactor pressure vessel Three times the diameter of the pipe socket.