DE2525410C2

DE2525410C2 - Tragkonstruktion für die seitliche Neutronenabschirmung eines Kernreaktorkerns

Info

Publication number: DE2525410C2
Application number: DE2525410A
Authority: DE
Inventors: Bernard Bruyeres-le-Chatel Gallet; Robert Fontenay-aux-Roses Venot
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1986-07-31
Also published as: ES438395A1; BE829701A; US4038136A; GB1497910A; NL7506814A; FR2274994B1; FR2274994A1; JPS518496A; IT1036263B; DE2525410A1; SE7506586L; JPS582399B2; SE413124B; SU576978A3

Description

aus Metallplatten trennenden Unterlegscheiben (32) im Bereich der Zugstangen (34) angeordnet und von diesen durchsetzt sind.

Die Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion nach

nen als Sitze für die Füße dieser Neutronenschutzelemente. Die oberen und unteren Platten sind durch Zugstangen verbunden, welche sie gegen die Abstandshalter andrücken. Die Versorgung der Schutzelemente der seitlichen Neutronenabschirmung mit kühlendem Natrium erfolgt durch seitliche öffnungen der Abstandshalter. Diese öffnungen müssen daher eine genaue Lage einnehmen, sowohl was ihre Winkelstellung als auch

dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 45 ihre Höhe betrifft. Daher muß man sie nach der Herstel-

Eine solche Tragkonstruktion ist aus der DE-OS lung der Abstandshalter mit den erforderlichen ToIe-

18 764 bekannt.

Bei mit schnellen Neutronen arbeitenden und mit

flüssigem Natrium gekühlten Kernreaktoren ist der

ranzen beim Montieren auf dem Kranz ausrichten. Das ist verhältnismäßig schwierig und erfordert Positionierungszapfen, die von der Oberseite der unteren Platte Kern des Reaktors von einer Neutronenabschirmung 50 getragen sind. Außerdem hält ein solcher Kranz, da seiumgeben. Die obere und untere Abschirmung wird von ne Sektoren unabhängig voneinander sind, die Brenn-Elementen gebildet, welche direkt in den oberen und elementanordnungen des Reaktorkerns nicht wie ein unteren Teil der Brennelementanordnungen eingeführt Reifen wirksam zusammen.

sind, welche den Reaktorkern bilden. Die seitliche Neu- Der aus FR-PS 14 37 265 bekannte schnelle Kernre-

tronenabschirmung des Reaktorkerns besteht aus 55 aktor.dermit Wasser bei überkritischem Druck gekühlt Schützelementen, welche die gleiche Form wie die wird, weist eine seitliche (radiale) Neutronenabschir-Brennelementanordnungen haben und den Reaktor- mung des Reaktorkerns auf, welche aus einem den Rekern umgeben. aktorkern umgebenden Ringraum, der vom Kühlmittel Die hierbei zu lösenden Probleme werden mit Bezug durchströmt ist, und einem ringförmigen Stahlblock beauf die F i g. 1 erläutert, welche schematisch den unteren 60 steht, der von einem waagerechten Kranz abgestützt Teil des Behälters eines mit schnellen Neutronen arbei- wird, der das Traggerüst des Reaktorkerns umgibt. Die-

tenden und mit flüssigem Natrium gekühlten Kernreaktors zeigt.

Der untere Teil 2 des Metallbehälters enthält die gesamte Reaktoranordnung, d. h. im wesentlichen den Kern 4, das primäre Natrium und die Primärpumpen 5 und PrimärwärmeaustauscherS.

Der Kern 4 ruht auf einem Gitterrost 6. in den die

ser waagerechte Kranz und der von ihm getragene Stahlblock 24 befinden sich also in einem radialen Abstand vom Reaktorkern und können diesen nicht seitlich abstützen.

Die DE-OS 23 18 764 beschreibt einen natriumgekühlten schnellen Kernreaktor, in welchem das Traggerüst, welches die den Reaktorkern bildenden Brennele-

mente trägt, umgeben ist von einem waagerechten Kranz, der einen Hilfsrost bildet, den Kern außen umgibt und massive Elemente, besonders aus Stahl, trägt, die eine seitliche Neutronenabschirmung bilden. Weder der Kranz noch die massiven Elemente, die sich parallel zum Reaktorkern erstrecken, liegen jedoch an diesem an, und sie können daher den Kern nicht seitlich zusammenhalten und abstützen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Tragkonstruktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß der Reaktorkern besser zusammengehalten wird, dabei einfach herzustellen ist und eine größere Steifheit der Gesamtheit von. Kern und seinen Neutronenabschirmungen gewährleistet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Tragkonstruktion, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele. Die Beschreibung bezieht sich auf die Figuren. Hierin zeigt

— F i g. 1 die bereits beschrieben wurde, einen Aufriß des unteren Teils eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors;

— F i g. 2 eine Ansicht im Schnitt und Aufriß einer ersten Ausführungsform des Kranzes;

— F i g. 3 einen Schnitt in der gleichen Ebene einer abgewandelten Ausführungsform des Kranzes; und

— F i g. 4 eine Draufsicht der Hälfte des Kranzes.

F i g. 2 zeigt als Ansicht, im Aufriß und Schnitt eine erste Variante der erfindungsgemäßen Tragkonstruktion. Hierbei besteht der Kranz 16 aus einem Stapel von Schichten 18 aus Metallplatten. Im besonderen Fall der Figur wird die gewünschte Dicke durch einen Stapel von sieben Schichten erhalten.

Die Schichten sind untereinander durch Zugstangen 20 zusammengehalten. Die Abstützfüße 22a und 22b der seitlichen Neutronenabschirmung 14 sind in im Kranz ausgebildete Bohrungen 24 eingesetzt, die selbstverständlich einen gleichen Gitterabstand wie die die seitliche Neutronenabschirmung bildenden Schutzelemente haben.

Zwei Arten von Abstützfüßen der Schutzelemente der seitlichen Neutronenabschirmung sind hier zu betrachten und mit 22a und 226 bezeichnet. Der eine Abslützfuß 22a besitzt keinen Absatz. Die Bohrung 24, in die der Abstützfuß 22a eingeführt ist, besteht aus übereinanderliegenden Bohrungen 26, die in jeder Schicht 18 ausgebildet sind. Die untere Schicht 18' ist mit einer Bohrung 26' von geringerem Durchmesser versehen, welche den Durchtritt des Schutzelements blockiert, jedoch das zum Kühlen dienende Natrium hindurchtreten läßt.

Der andere Abstützfuß 22b besitzt einen Absatz 28. Es ist daher nicht erforderlich, daß die untere Schicht 18' eine Bohrung von geringerem Durchmesser aufweist. Ferner sind in der Höhe des Absatzes 28 des Abstützfußes 22b und in der Höhe der unteren Schicht 18' stark beanspruchte Bereiche mit Stellit-Auftragsschweißungen ausgebildet.

Fig.3 zeigt gemäß der gleichen Schnittebene.eine Abwandlung der Ausbildung des Kranzes. In dieser-Abwandlung ist der Kranz wiederum aus einer Mehrzahl übereinandergelegter Schichten 30 und 30' ausgebildet. Diese sind jedoch nicht wie im Fall der F i g. 2 aneinanderstoßend, sondern mit Hilfe von Unterlegscheiben 32 etwas voneinander gelrennt, welche die Zugstangen 34 umgeben und zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schichten eingelegt sind. Diese Variante zeigt den Vorteil, daß die Platten 30 nicht über ihre ganze Fläche plan bearbeitet sein müssen, sondern es genügt, daß sie nur im Bereich der Unterlegscheiben 32 bearbeitet sind. Außerdem werden die Schutzelemente der seitlichen Neutronenabschirmung nicht nur durch den Abstützfuß sondern auch durch die zwei aufeinanderfolgenden Platten trennenden Zwischenräume 38 mit Natrium versorgt Im übrigen ist die Tragkonstruktion mit genau den gleidien Elementen ausgebildet Der Abstützfuß des Schutzelements ist in eine Bohrung 40 eingeführt, die durch die ganze Anordnung des Kranzes führt Diese Bohrung wird von den in jeder Platte 30 ausgebildeten Bohrungen 42 gebildet Wiederum sind die beiden bereits bei Fig.2 dargestellten und erläuterten Ausführungsformen der Abstützfüße 22a und 226 gezeigt

Der Abstützfuß 22a weist keinen Absatz auf, und die untere Schicht 30' ist mit einer Bohrung 42' von geringerem Durchmesser versehen. Der Abstützfuß stützt sich also auf dem nach innen vorstehenden Bereich der Platte 30' ab, während der Abstützfuß 226 einen Absatz 44 aufweist und keine untere Platte wie 30' vorhanden ist. Im übrigen sind die gleichen mit Stellit versehenen Oberflächen vorhanden wie bei der in F i g. 2 gezeigten Variante.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß im Bereich der zwei aufeinanderfolgende Schichten 30 trennenden Zwischenräume 38 der Abstützfuß des seitlichen Schutzelements mit einer Bohrung 46 versehen ist, durch die Kühlnatrium hindurchtreten kann. Es sind also zwei Eintrittsmöglichkeiten für das Natrium vorhanden, nämlich durch die Bohrung 42' der unteren Platte 30' (bzw. unmittelbar durch die Axialbohrung des Abstützfußes 22b) und durch die Bohrungen 46 des Abstützfußes 22a des seitlichen Schutzelementes.

F i g. 4 zeigt in Draufsicht die Hälfte des Kranzes der bezüglich der die Ansicht begrenzenden Achse symmetrisch ist.
Die den inneren Umriß des Kranzes begrenzende Linie hat genau die Form des äußeren Umrisses des Reaktorkerns. Da der Kranz etwas höher als der Gitterrost angeordnet ist, hält er wie ein Reifen den unteren Teil des Reaktorkerns zusammen.

Der Kranz besteht, wie bereits mit Bezug auf die vorangehenden Figuren beschrieben, aus mehreren Schichten 18 von Metallplatten. In dem in F i g. 4 gezeigten Beispiel besteht jede Schicht aus sechs aneinanderliegenden Platten. Wenn man den Fall der F i g. 2 annimmt, sind sieben dicht aneinanderstoßende Schichten 18 von Platten vorhanden. Um die Platten ein und derselben Schicht fest miteinander zu verbinden, sind die Platten einer gegebenen Schicht bezüglich der Platten der darunterliegenden Schicht um einen Winkel versetzt. So bedeckt die Platte 18ai der oberen Schicht je die Hälfte der Platten I8b\ und 18£>2 der zweiten Schicht. Die Platten der verschiedenen Schichten sind untereinander durch die Zugstangen 20 verbunden.

So sind die ein und dieselbe Schicht bildenden Platten gegenseitig fest gehalten, ohne daß eine mechanische Verbindung zwischen den Kanten zweier benachbarter Platten derselben Schicht erforderlich wäre. Ferner sind schematisch durch Schnittpunkte die Durchlaßbohrungen 26 für die Abstützfüße der Schutzelemente der seitlichen Neutronenabschirmung sowie (als gestrichelte Kreis,.⁰) die Auflagepunkte 48 des Kranzes auf dem Gitterrost angegeben.

Diese Ausbildung des Kranzes weist zahlreiche Vorteile gegenüber den bekannten Kränzen auf. Besonders

erfordert sie keine komplizierte Bearbeitung. Die genaue Anordnung von Bohrung und Schichten aus Metallplatten ist durch eine einfache Bohrung zum Einführen der Abstützfüße der seitlichen Schutzelemente ersetzt Zwischen der oberen und unteren Platte sind keine Abstandshalter mehr vorhanden, wodurch das Problem der Winkelstellung der Abstützfüße der Abschirmungselemente wegfällt Man erhält eine bessere radiale Zusammenhaltung des Kerns, da die Sektoren untereinander durch die Abdeckung einer Schicht von Platten durch die nächste verbunden sind, wodurch sich schließlich die Steifheit der Gesamtanordnung verbessert

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

20

25

30

40

50

55

60

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Claims

Patentansprüche:

1. Tragkonstruktion in Form eines waagerechten Kranzes (16) für die seitliche Neutronenabschirmung (14) des Kerns (4) eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (16) eine hexagonale Form hat, sein Innenumriß genau mit dem Au-

Abstützfüße der den Kern 4 bildenden Brennelemente eingesetzt sind. Der Gitterrost 6 läßt außerdem kaltes primäres Natrium durch die Brennelementanordnungen hindurchtreten, das in den Gitterrost 6 durch Leitungen 8, die mit dem Ausgang der Primärpumpen 5 verbunden sind, eingepumpt wird.

Der Gitterrost ruht auf einem Unterbau 10, der mit der Wand 2 des Behälters durch einen kegelstumpfförmigen Reifen 12 fest verbunden ist Die seitliche Neu-

ßenumriß des Kerns (4) des Reaktors zusammenfällt, io tronenabschirmung ist allgemein mit 14 bezeichnet und

daß der Kranz (16) mit seiner Unterseite auf dem Umfangsbereich des den Reaktorkern (4) tragenden Gitterrostes (6) aufliegt und der Kranz (16) aus mehreren Schichten (18, 30) aus Metallplatten besteht.

umgibt den Kern 4 des Reaktors. Die einzelnen Schutzelemente der seitlichen Neutronenabschirmung 14 sind beispielsweise hohle Rundstäbe aus rostfreiem Stahl, deren oberer Teil in einer Höhe mit dem oberen Teil der

wobei die Schichten (18, 30) untereinander durch 15 den Reaktorkern 4 bildenden Brennelemente liegt Die Einspannelemente (20, 34) zusammengehalten und einzelnen Schutzelemente der seitlichen Neutronenabdie Metallplatten (18a,) einer Schicht gegenüber den schirmung 14 sind mit ihren Abstützfüßen in eine Trag-Metallplatten (18ί>,> benachbarter Schichten um ei- konstruktion eingesetzt die den Reaktorkern umgibt nen Winkel versetzt sind und wobei der Kranz (16) und allgemein »Hilfsrost« genannt wird. Dieser Hilfsdurchgehende senkrechte Bohrungen (24, 40) auf- 20 rost weist die Form eines den Reaktor umgebenden weist in denen die Abstützfüße (22a, 22b) der die waagerechten Kranzes 16 auf. Der Kranz 16 ruht auf seitliche Neutronenabschirmung (14) bildenden dem Rand des Gitterrostes 6, erstreckt sich oberhalb Schaltelemente festgehalten sind. desselben und umgibt so wie ein Reifen die Basis des

2. Tragkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch ge- Reaktorkerns 4. Der Kranz 16 dient also dazu, die seitlikennzeichnet daß die Schichten (18) aus Metallplat- 25 ehe Neutronenabschirmung 14 starr zu halten und deten aneinanderstoßen. ren Kühlung durch das flüssige Natrium zu ermöglichen.

Eine bekannte Ausbildung des Kranzes, die beim französischer. Kernreaktor »Phenix« realisiert ist, besteht aus 6 untereinander nicht verbundenen Sektoren, die jedoch mit dem Gitterrost durch ein System von Keilen verbunden sind. Jeder dieser Sektoren ist von einer unteren und einer oberen Platte gebildet, die vom unteren Teil des Netzes von Neutronenschutzelementen durchstoßen und durch im Bereich dieser Durchstö-

5. Tragkonstruktion nach den Ansprüchen 3 und 4, 35 ße angeordnete hohle Abstandshalter voneinander gedadurch gekennzeichnet, daß die die Schichten (30) trennt sind. Die Bohrungen dieser Abstandshalter die-

3. Tragkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei horizontal aufeinanderfolgende Schichten (30) aus Metallplatten durch dünne Unterlegscheiben (32) voneinander getrennt sind.

4. Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einspannen der Schichten (18,30) aus Metallplatten dienenden Einspannelemente Zugstangen (20,34) sind.