DE2517479A1

DE2517479A1 - Vorrichtung zur entfernung von moeglicherweise schaedlichen fertigungsrueckstaenden o.dgl., wie beispielsweise metallspaene, waehrend der dem betrieb vorausgehenden pruefung aus einem kernreaktor

Info

Publication number: DE2517479A1
Application number: DE19752517479
Authority: DE
Inventors: Walter E Desmarchais; Joseph B Mayers; John M Shallenberger
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1975-04-19
Publication date: 1975-12-04
Also published as: JPS511895A; CH594958A5; CA1032668A; FR2280178A1; SE414671B; US4096032A; GB1480316A; YU100075A; SE7505754L; ES437366A1; YU40116B; BE829225A; IT1038060B; FR2280178B1; BR7502768A; JPS54278B2

Description

PATB KTAIT-WAX₁T	HÖLZER
DIPL. ING. H.	SBUHG
89 AUG	uSEB-STBABSB 14
PHILIPPINE - WKJ	*· aitτ*

W. 732

Augsburg, den l6. April 1975

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Allegheny County, Pennsylvania 15222, V.St.Α.,

Vorrichtung zur Entfernung von möglicherweise schädlichen Pe rtigungs rück s tänden oder dgl«, wie beispielsweise Metallspäne während der dem Betrieb vorausgehenden Prüfung aus

einem Kernreaktor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entfernung von möglicherweise schädlichen Fertigungsrückständen oder dgl. wie beispielsweise Metallspäne während der dem Betrieb •vorausgehenden Prüfung aus einem Kernreaktor, welcher einen

S09849/0265

Druckbehälter mit einem strömungsmitteldicht befestigten Deckel, einem Kühlmitteleinlaß und einem Kühlmittelauslaß, einer oberen und einer unteren, jeweils mit Kühlmitteldurchlaßöffnungen versehenen Kern tragplatte und einem im Oberteil des Druckbehälters angeordneten oberen Traggerüst aufweist.

Bei der Herstellung der Reaktorteile und beim Aufbau des Reaktors entstehen bei Bearbeitungs- Schweiß- und Zusammenbauarbeiten Abfälle in Form von Metallspänen, Metallschnitzeln und anderen festen Metallteilchen oder dgl.. Obwohl diese Fertigungsrückstände sehr sorgfältig entfernt werden, zeigt die Erfahrung, daß trotz der Sicherheitsmaßnahmen bei der Entfernung der Fe rti gungs rückstände noch einige Metallspäne und Metallpartikelchen in den Reaktorsystemen verborgen bleiben.

Zur Beseitigung von Rückständen der genannten Art sind schon verschiedene Verfahren angewandt worden. In kleinen Reaktoren wird eine einzige, aus Sieben geeigneter Festigkeit und mit geeigneten Eigenschaften bestehende Anordnung über dem Kühlmitteleinlaß des Reaktorkerns angebrachte Wenn während der Reaktorprüfung Kühlmittel durch den Reaktor zirkuliert

509849/0265

wird, werden irgendwelche noch im System befindliche Fremdkörper von den Sieben aufgefangen und nach Beendigung des Prüfvorgangs entfernt. Derartige Siebanordnungen sind zwar bei kleinen Reaktoren wirksam, jedoch können sie bei großen Reaktoren nicht benützt werden, da dort die auf die Siebe wirkenden Strömungskräfte so groß sind, daß die Siebelemente brechen und Siebpartikelchen in das System hineingelangen. Gemäß anderen Verfahren werden keine Siebe benützt, da der Dampferzeuger aufgrund seiner Geometrie und der Boden des Reaktordruckbehälters als Auffangbecken für solche Teilchen dienen, die dann nach dem Prüf Vorgang ebenfalls entfernt werden. Kleine Premdkörperteilchen, die jedoch trotzdem im System bleiben, können Betriebsstörungen von Steuerelementen hervorrufen, wenn sie beispielsweise zwischen Steuerstäben und einem Führungsrohr steckenbleiben, oder sie können Störungen einer Pumpe hervorrufen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs dargelegten Art so zu gestalten, daß keine Schäden aufgrund der großen Kühlmittelströmungskräfte auftreten,

Im Sinne der Lösung dieser Aufgäbe ist eine solche Vorrichtung gemäß der Erfindung durch eine Vielzahl von auf

— 3 —

509849/0265

der unteren, mit Paßzapfen für die Brennelemente versehenen Kerntragplatte angeordnete Filteranordnungen mit darin eingesetzten Filterelementen zum Aus filtern von Metallspänen und dgl. aus dem Druckbehälter und dem Kühlsystem und mit jeweils mindestens einer Paßzapfenbohrung zum genauen Ausrichten der Filteranordnungen auf der unteren Kerntragplatte, und durch an jeder Filteranordnung angeordnete Mittel gekennzeichnet, die mit der unteren Kerntragplatte zusammenwirken und so ausgebildet sind, daß die Filteranordnungen abnehmbar an der unteren Kern tragplatte befestigbar und nach Beendigung der dem Reaktorbetrieb vorausgehenden Prüfung wieder abnehmbar sind.

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch

einen Kernreaktor, der die Anordnung von Filtern nach der Erfindung an der unteren Kerntragplatte zeigt,

Fig. 2 eine isometrische Darstellung

509849/0265

der Oberseite einer Filteranordnung nach der Erfindung,

Pig, 3 eine isometrische Darstellung der

Unterseite einer Filteranordnung nach der Erfindung, und

Fig. 4 einen Ausschnitt der unteren

Kerntragplatte des Kernreaktors.

In allen Zeichnungsfiguren sind gleiche oder entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Kernreaktors dargestellt, der einen Druckbehälter 10 mit einem mittels Schrauben 14 stromungsmxtteldicht befestigten Deckel aufweist. Eine von einem Auflagerand 18 herabhängende Kernumfassung l6 wird mittels eines oberen Traggerüstes 20 in seiner Lage gehalten und weist einen Abstand von den Wandungen des Druckbehälters auf, wodurch ein Ringraum gebildet ist, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Druckbehälters erstreckt. An der Kernumfassung sind eine untere Kerntragplatte 24 und eine obere Kerntragplatte 26 angeordnet und der zwischen diesen beiden

509849/0265

Kerntragplatten befindliche, mit 28 bezeichnete Raum dient der Aufnahme nicht dargestellter Brennelemente, die den Reaktorkern bilden. Der Raum zwischen dem oberen Traggerüst 20 und der oberen Kerntragplatte 26 enthält Tragrohre 30. In Steuerstabführungsrohren 32 sind Steuerstäbe 34 untergebracht, welche mit Hilfe von Steuerstabantrieben 36 zwischen die Brennelemente einfahrbar und aus diesen herausfahrbar sind. Im Unterteil des Reaktors befindet sich eine untere Tragplatte 38 mit darin gebildeten öffnungen 40. Durch einen Kühlmitteleinlaß 42 wird Kühlmittel in den Reaktor eingeleitet und strömt durch den Ringraum 22 nach unten zum Boden des Druckbehälters 10. Dort kehrt das Kühlmittel seine Strömungsrichtung um und strömt durch die öffnungen 40 nach oben durch die untere Kerntragplatte 24 und die Brennelemente hindurch und gelangt durch einen Kühlmittelauslaß 44 in eine Primärschleife, welche üblicherweise eine Pumpe und einen Dampferzeuger enthält, welche nicht dargestellt sind. Der oben beschriebene Aufbau ist an sich bekannt und wurde hier nur zum Zwecke des besseren Verständnisses der Erfindung erläutert.

Wie oben erläutert, wird eine Filtereinrichtung in Bausteinform für die in den Reaktorkern eintretende Strömung verwendet, welche Fertigungsrückstände auffängt und verhindert,

509849/0265

daß solche Teilchen während der kalten hydrostatischen Prüfung und der heißen Funktionsprüfung des Reaktors in die Reaktorprimärkühlsysterne gelangen. Die Reaktorprüfung findet statt, bevor die Brennelemente in den Reaktor eingebaut werden.

Die untere Kerntragplatte 24 überdeckt im wesentlichen die gesamte Querschnitts fläche der inneren Reaktoranordnung und ist mit einer Vielzahl von Bohrungen bzw. öffnungen versehen, durch welche das Kühlmittel nach oben strömt, wo es mit den Brennstäben der Brennelemente des Reaktors in Wärmeaustauschkontakt kommt,

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt der unteren Kerntragplatte 24, der etwa der Größe eines Brennelements entspricht. Gemäß der Darstellung sind herkömmliche Paßzapfen 46 vorgesehen, welche ein Brennelement aufnehmen und zentrieren, so daß sich unterhalb dieses Brennelements vier öffnungen 48 befinden, durch welche das Kühlmittel nach oben in Berührung mit dem Brennelement zum Zwecke des Wärmeabtransports strömt.

Jede Fi It er anordnung der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Art mißt etwa 20 cm im Quadrat und etwa 7*5 cm in

509849/0265

der Höhe. Diese PiIterhöhe ergibt sich durch die Notwendigkeit, die verschiedenen Bolzen, Muttern und Instrumentenführungen zu berücksichtigen, welche über die Oberseite der unteren Kerntragplatte hinausragen. Jedes Filter überdeckt eine Fläche, die zur Grundfläche eines Brennelements äquivalent ist, und weist Axialbohrungen auf, in welche die beiden Paßzapfen 46 der unteren Kerntragplatte hineinragen. Diese Anordnung dient zur genauen Ausrichtung der Fi It er an Ordnung in der gleichen Weise wie zur Ausrichtung eines Brennelements, welches später vor der Inbetriebnahme in den Reaktor eingesetzt wird. Der Filterrahmen weist einen axialen Durchbruch 54 (Fig. 3) und einen an der Oberseite gelegenen Flansch 56 auf. An diesem Flansch liegt ein Filterelement an, welches als aus rostfreiem Stahldraht gewebtes Drahtsieb 58 mit quadratischen Maschen ausgebildet ist. Ein Stützsieb 60, welches eine mechanische Halterung für das Filtersieb bildet und aus dem gleichen Material besteht, ist ebenfalls in der genannten Ausnehmung angeordnet und liegt am Filtersieb an_e Die Maschenweite des Filtersiebes 58 beträgt 1,5 mm und der Drahtdurchmesser beträgt 0,58 mm, so daß sich ein freier Strömungsquerschnitt des Siebes von 52 % ergibt, der für Prüf zwecke ausreicht. Das Stützsieb 60 hat größere öffnungen, die eine Weite von 9»4 mm haben, und einen Drahtdurchmesser von 2 mm. Wie dargestellt, sind das Filter-

- 8 509849/0265

sieb und das Stützsieb in die Oberfläche der Filteranordnung eingelassen und werden von einem geteilten Haltering 62, der an den Rahmen 50 angeschweißt ist, in festem Kontakt mit dem Plansch gehalten.

Zur Abstützung des Mittelteils des Piltersiebs ist eine kreisförmige Scheibe 60 an der Unterseite einer Stahlstange 66 angeschweißt und berührt gerade die Oberfläche des Stützsiebs 60 und begrenzt somit die Siebausbiegung in der Kühlmittelströmungsrichtung. Die Haltestange 66 ist an der Oberseite des Filterrahmens 50 angeschweißt, wie bei 68 angedeutet ist. Zur Positionierung der Filteranordnung auf der unteren Kerntragplatte ist der Filterrahmen 50 mit radialen Ausnehmungen 70 versehen, in welche Metallblöcke 72 eingepaßt sind. Ein mit Gewinde 76 versehener Bolzen 74 erstreckt sich nach unten durch eine Bohrung 78 des metallenen Rahmens 50 hindurch und ragt über dessen Unterseite hinaus. Ein an dem über die Unterseite der FiI te ran Ordnung überstehenden Ende des Bolzens 74 exzentrisch angeschweißter Klotz ist so groß, daß er über einen entsprechenden Teil der unteren Kerntragplatte geschwenkt werden kann, um die Pilteranordnung an der unteren Kerntragplatte zu verriegeln. Ein Sperrstift 82, der durch den Bolzen 74 hindurchragt und an diesem befestigt ist, verhindert ein Hindurch falle η des Bolzens

509849/0265

durch die Pilteranordnung. Außerdem ist im Metallrahmen der Pilteranordnung ein Schlitz 84 zur Aufnahme des Sperrstiftes 82 gebildet. Der Sperrstift 82 dient außerdem der Ausrichtung des am unteren Ende des Bolzens 74 angebrachten Klotzes 80 mit Bezug auf die Unterseite der unteren Kerntragplatte,

Beim Zusammenbau der Pilteranordnung werden, nachdem das Filtersieb und das Stützsieb sowie der Haltering 62 montiert sind und die Haltestange 66 auf der Oberseite des Rahmens 50 angeschweißt worden ist, die Metallblöcke 72 in die Ausnehmungen 70 eingesetzt und die Bolzen 74 durch die Öffnungen 78 der Pilteranordnung hindurchgesteckt. Sodann werden die Bolzen 74 gedreht, um die Klötze 80 in Anlage an die Unterseite der unteren Kerntragplatte zu bringen, wobei jeweils gleichzeitig der Sperrstift 82 sich bezüglich des Schlitzes 84 im Block 72 ausrichtet und in diesen hineingelangt. Auf die Bolzen 74 werden dann jeweils eine Si ehe rungs las ehe 86 und eine Mutter 88 aufgeschraubt, um den Klotz 80 mit der unteren Kerntragplatte zu verspannen und dadurch die Filteranordnung fest an der Tragplatte 24 zu befestigen.

Da jede Pilteranordnung vier Öffnungen der unteren Kerntragplatte überdeckt, ist ersichtlich, daß zur

- 10 . 509849/0265

Herstellung einer vollständigen Filtereinrichtung für die Phasen der kalten hydrostatischen und der heißen Punktionsprüfung eine Vielzahl von jeweils vier Tragplattenöffnungen zugeordneten Filteranordnungen vorgesehen ist. Da die untere Kerntragplatte mit einem oder mehreren Mannlochdeckeln versehen ist, um den Zugang zu den unteren Teilen des Druckbehälters zu ermöglichen, müssen in diesen Bereichen geringfügig geänderte Filteranordnungen verwendet werden. Dazu ist lediglich erforderlich, daß die Bolzen wegen der mit Bezug auf den Hauptteil der Kerntragplatte größeren Dicke der unteren Kerntragplatte bei den Einstiegöffnungen eine entsprechend größere Länge aufweisen.

In denjenigen Fällen, in denen der Strömungsdurchsatz durch die Filter größer sein soll, als es bei den beschriebenen Filtern möglich ist, können die Filtersiebe beispielsweise konisch oder parabolisch ausgebildet sein. Diese Ausführungsformeη ergeben größere Strömungsquerschnitte, so daß ein größerer Kühlmitteldurchsatz während der Reaktorprüfung möglich ist.

Obwohl die Fig. 2 und 3 die Draufsicht und die Untersicht nur eines Filters zeigen, der für die Anordnung auf der unteren Kerntragplatte ausgebildet ist, wird selbst-

- 11 509849/0265

verständlich eine Vielzahl von Filtern verwendet, die jeweils im wesentlichen die gleiche Fläche wie ein Brennelement über decken, wenn das letztere in den Reaktor eingesetzt ist. Die Filteranordnung wird vor der hydrostatischen Prüfung auf der unteren Kerntragplatte befestigt und nach der heißen Funktionsprüfung wieder abgenommen, ohne daß dazu eine Zerlegung oder ein Ausbau irgendwelcher Komponenten im unteren Teil des Reaktors erforderlich ist. Die Filteranordnung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie alle Teilchen zurückhält, deren Teilchengröße 1,5 mm übersteigt, und daß sie allen voraussichtlich durch das Kühlmittel beim höchsten Druck und der größten Geschwindigkeit ausgeübten Strömungskräften standhalten kann. Die Konstruktion muß eine ausreichende Festigkeit haben, um dem Aufschlagen von Teilen mit einer Größe von 6 mm bis 12 mm standhalten zu können. Der gesamte, von den Filteranordnungen hervorgerufene Strömungsdruckabfall sollte jedoch denjenigen des eingebauten Reaktorkerns nicht übersteigen. Ein wichtiger Vorteil liegt darin, daß die Filteranordnungen wieder verwendbar und von einer Reaktoranlage zu anderen transportierbar sind.

- 12 -

509849/0265

Claims

Patentansprüche

( 1,J Vorrichtung zur Entfernung von möglicherweise schädlichen Fertigungsrückständen oder dgl., wie beispielsweise Metallspäne, während der dem Betrieb vorausgehenden Prüfung aus einem Kernrekator, welcher einen Druckbehälter mit einem strömungsmitteldxcht befestigten Deckel, einem Kühlmitteleinlaß und einem Kühlmittelauslaß, einer oberen und einer unteren, jeweils mit Kühlmitteldurchlaßöffnungen versehenen Kerntragplatte und einem im Oberteil des Druckbehälters angeordneten oberen Traggerüst aufweist, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von auf der unteren, mit Paßzapfen (46) für die Brennelemente versehenen Kerntragplatte (24) angeordneten Pilteranordnungen (45) mit darin eingesetzten Filterelementen (58) zum Ausfiltern von Metallspänen und dgl. aus dem Druckbehälter und dem Kühlsystem und mit jeweils mindestens einer Paßzapfenbohrung (52) zum genauen Ausrichten der Filteranordnungen auf der unteren Kerntragplatte, und durch an jeder Filteranordnung angeordnete Mittel (74, 80) die mit der unteren Kerntragplatte zusammenwirken und so ausgebildet sind, daß die FiI te ran Ordnungen abnehmbar an der unteren Kerntrag-

- 13 -

509849/0265

platte befestigbar und nach Beendigung der dem Reaktorbetrieb vorausgehenden Prüfung wieder abnehmbar sind.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Filteranordnung (45) einen Rahmen (50) mit mindestens einer Kühlmitteldurchlaßöffnung (54) aufweist, welche mit den Kühlmitteldurchlaßöffnungen der unteren Kerntragplatte (24) fluchtet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zur Befestigung der PiIteranOrdnungen (45) an der unteren Kerntragplatte (24) ein durch die genannten öffnungen der unteren Kerntragplatte hindurchragendes Verriegelungsteil (74, 80) aufweisen, welches sich an die Unterseite der unteren Kerntragplatte anlegt und dadurch die Filteranordnung festhält,

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Ve rrie ge lungsteil ein Bolzen (74) ist, der durch eine öffnung der unteren Kerntragplatte (24) hindurchragt und an seinem einen Ende einen exzentrisch angeordneten Haltekörper (80) aufweist und sich mit seinem ausreichend langen anderen Ende bis oberhalb der Filteranordnung (45) erstreckt, und daß die Anordnung so getroffen

- 14 .. 509849/0265

ist, daß eine Drehung des Bolzens den Haltekörper in Anlage mit der Unterfläche der unteren Kerntragplatte bringt, und daß schließlich am genannten anderen Bolzenende ein Spannelement angeordnet ist, mit dessen Hilfe der Haltekörper gegen die Unterfläche der unteren Kerntragplatte gespannt werden kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement ein in der genannten Ausnehmung des Filterrahmens (50) angeordnetes Sieb (5 8) sowie ein über diesem in der genannten Ausnehmung angeordnetes Haltegitter aufweist, welch letzteres eine größere Maschenweite als das Filtersieb aufweist, und daß ein Haltering (62) zur Halterung des Filtersiebes und des Haltegitters sowie eine querverlaufende, an der Oberseite des Filterrahmens (50) befestigte Haltestange (66) vorgesehen sind, welch letztere ein das Haltegitter abstützendes Element (64) aufweist.

- 15 -

509849/0265

Leerseite