DE2537991A1

DE2537991A1 - Aufhaenge-einrichtung fuer die wanne eines durch fluessigmetall gekuehlten kernreaktors

Info

Publication number: DE2537991A1
Application number: DE19752537991
Authority: DE
Inventors: Georges Jullien; Armel Mahe
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1974-08-29
Filing date: 1975-08-26
Publication date: 1976-03-11
Also published as: IT1041618B; JPS5149392A; FR2283519B1; ES440519A1; GB1495036A; FR2283519A1; US3995918A

Description

Die Erfindung betrifft die Aufhängung der Wanne von Kernreaktoren, die durch flüssiges Metall gekühlt werden. Sie wird hier an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden, das sich auf flüssigmetall-gekühlte Kernreaktoren mit schnellen Neutronen bezieht; aber sie ist selbstverständlich allgemein auf alle Kernreaktoren, bei denen die Kühlflüssigkeit in einer Begrenzungs-Wanne enthalten ist, z.B. Reaktoren mit geschmolzenem Salz als Kühlmittel, anwendbar.

Bei den Reaktoren mit schnellen Neutronen befindet sich die Masse des als Kühlmittel dienenden flüssigen Metalls im Inneren einer metallenen Wanne, welche eine Haupt-Wanne bildet, die von einer zweiten Wanne

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umgeben ist, welche als Sicherheits-Wanne bezeichnet wird und flüssiges Metall, das aus dieser Haupt-Wanne etwa herausgesichert ist, auffangen soll. Diese beiden Wannen, mit gemeinsamer senkrechter Achse, sind an der Deckplatte der Abschirmwand des Reaktors aufgehängt; der zwischen ihnen befindliche Raum ist mit neutralem Gas gefüllt.

Bei den bekannten Ausführungsformen sind die Wannen an der Deckplatte der Reaktor-Abschirmung durch einfache Schweißung aufgehängt; ihr oberster Mantelschuß ist in dieser Deckplatte befestigt. Diese Art der Aufhängung, obwohl vollkommen dicht gegenüber den umgebenden Gasräumen, hat jedoch den Nachteil, daß die Wannen-Aufhängung große thermische Beanspruchungen erfährt. Genauer gesagts An der Stelle, wo die Haupt-Wanne und die Deckplatte miteinander verbunden sind, ist die Temperatur der Wanne im wesentlichen gleich wie die Temperatur der Deckplatte, d. h. niedrig, da die Deckplatte durch innere Kühlkreisläufe auf einer Temperatur, die nahe der Umgebungstemperatur igt, gehalten wird, aber die Wand der Haupt-Wanne an ihrer

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einen Seite vom flüssigen Metall und dem darüber befindlichen heißen Gas, üblicherweise Argon, und an ihrer anderen Seite von einem ebenfalls heißen Gas, üblicherweise Stickstoff, berührt wird.

Daher herrscht zwischen diesen beiden einander räumlich sehr nahen Bereichen im Dauerbetrieb des Reaktors ein sehr großes Temperaturgefälle, und dieses kann bei Übergangsbetrieb des Reaktors sogar noch größer werden; es übt auf die Aufhängung der Wannen beträchtliche mechanische Beanspruchungen aus.

Um solche Beanspruchungen zu vermeiden, sucht man eine für die

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mechanische Standfestigkeit möglichst günstige Verteilung der Temperaturen im oberen Teil der Wannen-Aufhängung zu erreichen und diesen Bereich der Aufhängung vor den Wärme-Zuströmungen zu schützen, die durch die Gas-Umlauf strömungen entstehen, welche von dem über dem Flüssigmetall vorhandenen heißen Argon und von dem zwischen der Haupt-Wanne und der Sicherheits-Wanne vorhandenen neutralen Gas, im allgemeinen Stickstoff, gespeist werden.

Erfindungsaufgabe ist, eine Aufhänge-Vorrichtung für die Wanne zu schaffen, bei der die Bereiche, in welchen die Mantelschüsse der Wanne in der Deckplatte des Reaktors befestigt sind, keine allzugroßen Wärmegefälle erfahren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie einen Ring enthält, der an einer seiner beiden Seiten mit einem Mant elschuß und an seiner anderen Seite mit zwei Mantelschüssen verbunden ist, wobei derjenige dieser drei Mantelschüsse, der mit dem Ring an dessen unterer Seite verbunden ist, den oberen Teil der zu tragenden Wanne bildet, und die beiden anderen Mantelschüsse an zwei voneinander verschiedenen Stellen der Deckplatte befestigt sind sowie dadurch, daß die aus dem Ring und den Mantelschüssen bestehende Gesamtheit in einem Ringraum angeordnet ist, der von der Deckplatte gebildet ist und sie in zwei Teile, nämlich einen inneren Teil und einen diesen umgebenden, ringförmigen Teil teilt.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ring einerseits an seiner unteren Seite mit zwei Mantelschüssen verbunden ist, deren einer den oberen Teil der zu tragenden Wanne bildet

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und mit seinem unteren Rand am ringförmigen, äußeren Teil der Deckplatte des Reaktors befestigt ist, und andererseits an seinem oberen Rand mit einem Mantelschuß verbunden ist, der im inneren Teil der Deckplatte des Reaktors befestigt ist.

Eine andere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Ring an seinem unteren Rand mit einem Mantelschuß, der den oberen Teil der zu tragenden Wanne bildet, und an seinem oberen Rand mit zwei Mantelschüssen verbunden ist, die an dem ringförmigen, äußeren Teil und dem inneren Teil der Deckplatte des Reaktors befestigt sind. Ferner ist in dem zwischen den beiden oberen Mantelschüssen befindlichen Ringraum eine Kühl-Rohrleitung angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform setzt sich die Deckplatte oberhalb des ringförmigen äußeren Teils dieser Deckplatte in einem Ansatz fort, der somit einen biologischen Schutz bietet.

Bei den obengenannten Ausführungsformen ist der Ring ein massiver Ring aus Metall. Man kann aber - und so ist das bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung der Fall - anstatt des massiven Ringes einen ringförmigen hohlen Behälter von rechteckigem Querschnitt vorsehen, der an seiner auswärtsweisenden Seite mit Öffnungen versehen ist. In diesem Behälter ist der obere Teil der Wanne befestigt, und diese Befestigung ist über die ganze Höhe dieser Befestigung durch senkrechte Querwände verstärkt, die an den Mantelschuß und an den ringförmigen Behälter angeschweißt sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zeigt die folgende Be-

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Schreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil-Schnitt in Achsebene durch die Deckplatte der Abschirmung eines durch flüssiges Metall gekühlten Reaktors, welche die innerhalb dieser Abschirmung aufgehängte Haupt-Wanne und Sicherheits-Wanne trägt,

Fig. 2 bis Fig. 4 Abwandlungen der den Gegenstand der Erfindung bildenden Aufhängung der Hauptwanne an der Deckplatte der Abschirmung.

Fig. 1 zeigt den linken oberen Tei 1 eines senkrechten Schnittes in Achsebene des Reaktors; sie zeigt die gesamte Aufhängung der Haupt-Wanne 2 und der Sicherheits-Wanne 6 eines durch flüssiges Metall gekühlten Reaktors. Diese beiden Wannen 2 und 6 sind in einem aus Beton bestehenden Abschirm-Behälter 4 an der Deckplatte 1 dieses Behälters aufgehängt. Die Sicherheits-Wanne 6 umgibt die Haupt-Wanne 2 so, daß sie zwischen dieser und sich einen Raum 8 läßt; dieser ist mit neutralem Gas, üblicherweise Stickstoff, gefüllt. Die Deckplatte 1 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem kreisrunden inneren Teil la von einem Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser der Haupt-Wanne 2 ist, und einem diesen inneren Teil la umgebenden ringförmigen äußeren Teil Ib. Der innere Teil la der Deckplatte 1 ist an seiner Unterseite mit einer Wärmedämmschicht 3 bedeckt; diese wird von einem Gas 5, üblicherweise Argon, berührt. Die Sicherheits-Wanne 6 hängt mit ihrem obersten Mantelschuß 7 in dem ringförmigen äußeren Teil Ib der Deckplatte 1, von diesem eingemauert; die Haupt-Wanne 2 hängt an der Deckplatte 1 mittels der den Gegenstand der Erfindung bildenden

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Aufhängevorrichtung, die in dem zwischen den Teilen la und Ib der Deckplatte 1 befindlichen Ringraum 9 angeordnet sind. Diese e rfindungsgemäße Aufhängevorrichtung besteht im wesentlichen aus einem metallischen Ring 10, mit dem an seinem unteren Rand der oberste Mantelschuß 12 der Haupt-Wanne 2 und ein an dem ringförmigen äußeren Teil Ib der Deckplatte 1 angebrachter Mantelschuß 14 verbunden sind. Dieser Ring 10 ist ferner an seinem oberen Rand mit einem Mantelschuß 16 verbunden, der an dem inneren Teil la der Deckplatte 1 angebracht ist.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab die Art, die die in Fig. 1 dargestellte, den Erfindungsgegenstand bildende Aufhängevorrichtung ausgeführt ist. Sie zeigt den Ring 10 an seinem unteren Rand mit dem Mantelschuß 14, der bei 14a an dem Teil Ib der Deckplatte 1 angeschweißt ist, und mit dem obersten Mantelschuß 12 der Haupt-Wanne 2 sowie an seinem oberen Rand mit dem Mantelschuß 16, der bei 16 a an den inneren Teil 1 a der Deckplatte 1 angeschweißt ist, durch Schweißung verbunden .

Bei diesem Fall der Zeichnung ruht der innere Teil 1 a der Deckplatte 1 auf dem mit dem Zwischenring 10 verschweißt en Mantelschuß 16 auf, und die Haupt-Wanne 2 ist an diesem Zwischenring 10 aufgehängt ; das aus diesem inneren Teil 1 a der Deckplatte und aus der Haupt-Wanne bestehende Ganze ruht bei 14 a mittels des Mantelschusses 14 auf dem ringförmigen äußeren Teil Ib der Deckplatte 1 auf. Diese Befestigungsstelle 14 a erfährt Wärmezustrom nur aus dem Gas-Umlaufstrom, der aus dem Stickstoff 8 erwärmt und durch die im Raum 18 umlaufende Luft gekühlt wird- Was die oberhalb des Mantelschusses 16

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im inneren Teil la der Deckplatte 1 befindliche Befestigungsstelle 16a betrifft, so erhält auch diese Wärmezufuhr nur aus einem einzigen Gas-Umlauf strom, nämlich demjenigen des Argon, und auch sie durch im Raum 18 umlaufende Luft gekühlt. Daher sind die Wärmegefälle im Bereich der beiden Befestigungsstellen 14 a und 16 a beträchtlich verringert. Und der Ring 10 hat, da er geflanscht und von nur geringer Masse ist, eine Temperatur, die zwischen derjenigen der Druckplatte 1 und derjenigen der Haupt-Wanne 2 liegt; da diese Temperatur von jener gewollten Höhenlage des Ringes 10 verschieden ist, kann man durch geeignete Wahl dieser Höhenlage die Beanspruchungen in den Stellen der Verbindung dieses Ringes mit den Mantelschüssen 12, 14 und 16 befriedigend niedrig halten.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausfuhrungsform der Aufhängung der Haupt-Wanne 2 an der Deckplatte 1 des Reaktor-Abschirmbehälters. Diese Deckplatte 1 besteht aus einem kreisförmigen inneren Teil la, der einen etwas kleineren Durchmesser als die (nicht gezeichnete) Haupt-Wanne 2 hat und an seiner Unterseite mit einer Wärmedämmschicht 3 versehen ist, die von der Argon-Gasschicht berührt wird, welche sich über dem (nicht gezeichneten) Natrium-Spiegel befindet. Dieser Innenteil 1 a der Deckplatte setzt sich nach oben hin in einem Ansatz Ic gleicher Bauart fort, der auf dem ringförmigen äußeren Teil Ib der Deckplatte aufruht. Dieser ringförmige Teil Ib besteht aus einem Ring, dessen Querschnitt (s. Zeichnung) einen rechteckigen Teil und einen an diesen anschließenden trapezförmigen Teil 28 aufweist. An der Verbindungsstelle dieser beiden Teile ist der oberste Mant elschuß der (nicht gezeichneten) Sicherheits-Wanne befestigt. Durch die Gesamtanordnung dieser Deckplatte 1 sind Kühl-Rohrleitungen 30 und 32 hindurchgeführt.

In dieser Abbildung ist der Ring 10, an dem die Haupt-Wanne 2 befestigt ist? seinerseits mit zwei Mantelschüssen 22 und 24 verbunden. Der Schuß 24 ist an dem Innenteil la der Deckplatte befestigt und trägt diesen Innenteil; der Schuß 22 ist am ringförmigen Außenteil 1 b der Deckplatte befestigt und trägt die gesamte Wanne und den Deckplatten-Innenteil la. Zwischen diesen beiden Mantelschüssen 22 und 24 ist eine Kühl-Rohrleitung 26 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die Befestigungsstellen dieser beiden Mantelschüsse nur einem einzigen heißen Gas ausgesetzt, nämlich der Schuß 24 dem Argon und der Schuß 22 dem Stickstoff. Ferner sind diese beiden Befestigungsstellen durch die Kühl-Rohrleitung 26 gekühlt.

Natürlich kann man dieselbe Bauform der Aufhängung der Haupt-Wanne auch haben, ohne den Innenteil la der Deckplatte 1 durch den Ansatz Ic zu verlängern; denn dieser Ansatz Ic hat nur die Aufgabe, den biologischen Schutz zu bieten.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Wannen-Aufhängung. Bei dieser Ausführungsform hat die Deckplatte 1 ebenfalls zwei Teile, nämlich einen kreisförmigen inneren Teil 1 a und einen diesen umgebenden ringförmigen Teil Ib; dort erstreckt sich der Mantelschuß der Sicherheits-Wanne über die ganze Höhe dieses ringförmigen Deckplatten-Teiles'. Die (nicht gezeichnete) Haupt-Wanne 2 ist an ihrem obersten Mantelschuß 12 in einem ringförmigen Behälter 34 befestigt. Diese Befestigung erstreckt sich über die halbe Höhe dieses ringförmigen Behälters und ist durch Querwände 38 verstärkt, die an den eingespannten Teil des Schusses 12 und an die Seitenwände des Behälters 34 angeschweißt sind. An den unteren Teil dieses Behälters 34 ist ferner ein

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Mantelschuß 40 angeschweißt, der an dem ringförmigen äußeren Teil 1 b der Deckplatte 1 befestigt ist. Eine der Seitenwände dieses Behälters ist durch einen Mantelschuß 42 gebildet, der an seinem oberen Teil in der Deckplatte 1 befestigt und im hohen Bereich dieses Behälters mit öffnungen 44 versehen ist; die anderen Seitenwände sind durch Wärmedämmschichten 36 geschützt. Ferner ist an eine dieser Wände im Innerendes Behälters ein Mantelschuß 3a angeschweißt, der die Wärmedämmschicht 3 des inneren Teils 1 a der Deckplatte 1 trägt. Diese ganze Vorrichtung befindet sich in dem zwischen den Teilen 1 a und 1 b der Deckplatte 1 befindlichen Raum, der an seiner Oberseite durch eine Platte 48 abgedeckt ist.

Bei dieser besonderen Ausführungsform sind die Befestigungsstellen der Mantelschüsse 40 und 42 im Teil Ib bzw. im Teil la nur einem einzigen Umlaufstrom heißen Gases, nämlich entweder von Argon oder von Stickstoff, ausgesetzt. Ferner werden der Ringbehälter und die Befestigung des obersten Mantelschusses 12 der Haupt-Wanne 2 in diesen Ringbehälter von einem durch die öffnung 44 ermöglichten Luft-Umlaufstrom gekühlt; diesen Umlauf strom kann man auch je nach der Höhenlage des Ringbehälters 34 so einregeln, daß in diesem Ringbehälter 34 eine geeignete Temperatur aufrechterhalten wird.

Diese Ausführungsform, obwohl verwickelt erscheinend, läßt sich ziemlich leicht bewerkstelligen und bietet eine verhältnismäßig große Weichheit, verglichen mit den durch thermische und mechanische Beanspruchungen verursachten Verformungen.

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Claims

Ansprüche

/ 1.) Aufhtoge-Einrichtung für die Wanne eines durch Flüssigmetall gekühlten Kernreaktors, die an der Deckplatte des Reaktors hängt, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ring (lO; 34) enthält, der an einer seiner" beiden Seiten mit einem Mantelschuß (16; 42) und an seiner anderen Seite mit zwei Mantelschüssen (12, 14; 22, 24; 12, 40) verbunden ist, wobei derjenige (12) dieser drei Mantelschüsse, der mit dem Ring (lO; 34) an dessen unterer Seite verbunden ist, den oberen Teil der zu tragenden Wanne (2) bildet, und die beiden anderen Mantelschüsse (14, 16; 22, 24; 40, 42) an zwei voneinander verschiedenen Stellen der Deckplatte (1) befestigt sind sowie dadurch, daß die aus dem Ring (lO; 34) und den Mantelschüssen (12, 14, 16; 12, 22, 24; 12, 40, 42) bestehende Gesamtheit in einem Ringraum angeordnet ist, der von der Deckplatte (l) gebildet ist und sie in zwei Teile (la, Ib), nämlich einen inneren Teil (la) und einen diesen timgebenden, ringförmigen Teil (lb) teilt (Fig. 1-4).
2. Aufhänge-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (lO) einerseits an seiner unteren Seite mit zwei Mantelschüssen (l2, 14) verbunden ist, deren einer (12) den oberen Teil der zu tragenden Wanne (2) bildet und mit seinem unteren Rand am ringförmigen, äußeren Teil (lb) der Deckplatte des Reaktors befestigt ist, und andererseits an seinem oberen Sand mit einem Mantelschuß (16) verbunden ist, der im inneren Teil (la) der Deckplatte (l) des Reaktors befestigt ist.

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3. A ufhänge-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (1O) an seinem unteren Rand mit einem Mantelschuß (12), der den oberen Teil der zu tragenden Wanne (2) bildet, und an seinem oberen Rand mit zwei Mantelschüssen (22, 24) verbunden ist, die an dem ringförmigen, äußeren Teil (lb) und dem inneren Teil (la) der Deckplatte (l) des Reaktors befestigt sind (Fig. 3).
4. Aufhänge-Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie in dem zwischen den beiden oberen Mantelschüssen (22, 24) befindlichen Ringraum eine Kühl-Rohrleitung (26) aufweist.
5. Aufhänge-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring ein massiver Ring (1O) aus Metall ist (Fig. 1-3).
6. Aufhänge-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring ein ringförmiger Behälter (34) von rechteckigem Querschnitt ist, dessen auswärtsweisende Seite mit öffnungen (44) versehen ist und dessen unterer Teil senkrechte metallene Platten (38) aufweist, die über die ganze Höhe der Befestigung des Mantelschusses (12) der Wanne (2) mit diesem Mantelschuß (12) und mit dem ringförmigen Behälter (34) verschweißt sind (Fig. 4).
7. Aufhänge-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil (la) der Deckplatte (l) des sich oberhalb des ringförm igen äußeren Teiles (lb) der Deckplatte (l) in einem Ansatz (ic) von gleicher Bauart fortsetzt (Fig. 3 ).

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