DE2538540A1

DE2538540A1 - Waermeschutzvorrichtung fuer den ansatz eines kernreaktorbehaelters

Info

Publication number: DE2538540A1
Application number: DE19752538540
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Gama; Jean-Pierre Kung
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1974-08-30
Filing date: 1975-08-29
Publication date: 1976-03-11
Also published as: BE831252A; US4022658A; IT1041440B; NL7509020A; GB1484408A; FR2283518A1; FR2283518B1; SE418343B; SE7509655L; JPS5149394A; ES440374A1

Description

PA T E M TA N WA LT

DR. HANS ULRICH MAY

D S MÜNCHEN 22, THIERSCHSTRASSE 27

TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN

TELEX 52 4487 PATOP

TELEFON CO8Q3 225O51

CP 520/1398 München, den 29. Aug. 197§

B 5323.3 PG Dr,M./cs

Commissariat ä l¹Energie Atomique in Paris/Frankreich

Wärmeschutzvorrichtung für den Ansatz eines Kernreaktorbehälters.

Die Erfindung betrifft eine Wärmeschutzvorrichtung für den oberen Teil oder "Ansatz" des Hauptbehälters eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors* der den Kern dieses Reaktors und ein entsprechendes Volumen eines als Kühlmittel dienenden flüssigen Metalls, gewöhnlich Natrium, enthält, über dem sich im Behälter eine Neutralgasatmosphäre, im allgemeinen Argon, befindet· Dieser Hauptbehälter mit senkrechter Achse ist oben offen und an einem Verschlußdeckel eines den Hauptbehälter umgebenden Betonbehälters aufgehängt, wobei der Verschlußdeckel die Form eines starren waagrechten Bauteils mit Durchlaßöffnungen besonders für den Zugang zu dem im Hauptbehälter befindlichen Kern des Reaktors hat.

Bei den gegenwärtigen Bautypen von mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktoren weist der Verschlußdeckel ein waagrechtes Gurtungsblech auf, auf dem der genügend dicke Betonkörper des Deckels aufliegt. Dieses im allgemeinen aus rostfreiem stahl bestehende Gurtungsblech ist seitlich durch einen zylindrischen Hantel begrenzt, der sich parallel zur Wand des Hauptbehälters erstreckt und in ei-

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ner ebenen waagrechte» Krempe endet, die an ihrem Umfang am Hauptbehälter angeschweißt ist» der seinerseits im anschließenden Bereich im Verschlußdeckel verankert ist. Zwischen dem oberen Teil oder "Ansatz¹* des Hauptbehälters und dem unter der ebenen Krempe befindlichen Mantel des VersehluSdeckels ist so ein Ringraum ausgebildet, der mit der Neutralgasatmosphäre im Behälter in Verbindung steht. In diesem Raum unterliegt die gegenüberliegende Wand des Behälters einem erheblichen Temperaturgradienten, da hier der Übergang zwischen der Temperatur des im Behälter befindlichen Natriums von etwa 38O°C und dem bei etwa 4O°C gehaltenen Verschlußdeckel erfolgt. Dieser plötzliche übergang erzeugt besonders mechanische Spannungen in der Verbindung zwischen dem Verschlußdeckel und dem Behälteransatz; außerdem trägt er dazu bei, einen Thermosiphon von Argon im Ringraum zwischen dem Verschlußdeckel und Hauptbehälter zu starten und aufrechtzuerhalten. Ferner ist gewöhnlich der Hauptbehälter außen von einem zweiten, dem sogenannten Sicherheitsbehälter umgeben, der ebenfalls am Verschlußdeckel aufgehängt ist, wobei der zwischen diesen beiden Behältern befindliche Raum mit einem gegebenenfalls vom ersten Neutralgas verschiedenen Neutralgas, im allgemeinen Stickstoff, gefüllt ist· Bei einer solchen Bauweise bildet sich in diesem Raum ein für die mechanische Haltbarkeit der beiden Behälter nachteiliger Thermosiphon dieses Gases aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmeschutzvorrichtung zu schaffen, welche es ermöglicht, die Wärmegradienten in des Höhe des Ansatzes des Hauptbehälters zu beseitigen, indem man von Anfang an die Ausbildung von öas-Thermosiphons verhindert, deren schädliche Polgen für die Verbindung des Behälteransatzes mit dem Verschlußdeckel die Ursache von schweren Betriebsunfällen sein können.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Windschutzvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie im Ringraum zwischen dem Behälteransatz und dem seitlichen Mantel des Verschlußdeckels einen wärmedämmenden Bauteil aufweist, der eng gegen einerseits die Wand des Behälters und andererseits den seitlichen Mantel anliegt·

Der wärmedämmende Bauteil ist vorzugsweise hergestellt, wie in den DT-OS Nr, 2 430 174 und 2 430 191 des Anmelders beschrieben. Dieser wärmedämmende Bauteil besteht besonders aus einem Stapel von parallelen Platten, Gittern oder Drahtnetzen aus Metall, der in ineinandergeschachtelte Stützelemente aus Metall eingesetzt ist, so daß ein einstückiger Bauteil mit bestimmten Abmessungen entsteht, der eine wirksame Wärmesperre bildet und auch das Abfangen von Natrium-Aerosolen ermöglicht, die sich gegebenenfalls an ihm kondensieren.

Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmeschutzvorrichtung ergeben sich aus den ünteransprüchen.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgende Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Bs zeigen:

- Fig. 1 schematisch im senkrechten Teilschnitt den Ansatz des Behälters eines mit schnellen Neutronen arbeitenden !Cernreaktors und eines den Behälter haltenden Verschlußdeckels, wobei diese beiden Bmteile miteinander einen Ringraum begrenzen, der eine er.?indungsgemäße Wärmeschut zvorr ichtung aufnimmt;

- Fig. 2 eine Einzelheit in größerem Maßstab des in den Ringraum

der Fig. 1 eingesetzten wärmedämmenden Bauteils;

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- Fig. 3 schematisch einen Teil-Längsschnitt einer anderen Ausführungsform.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist der obere Teil oder Ansatz 1 des Hauptbehälters eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors von an sich bekanntem Typ zu sehen. Der Kern und das Volumen des Kühlmittels Natrium, die im Kernreaktor im inneren des Behälters enthalten sind, sind nicht gezeigt* Dieser Behälter von im ganzen zylindrischer Form mit senkrechter Achse ist an seinem oberen Ende durch einen Verschlußdeckel 2 verschlossen, der im wesentlichen aus einer dicken Betonschicht 3 besteht» und an seiner dem Behälter zugewandten Tftiterseite ein Gurtungsblech 4 aus rostfreiem Stahl als Verkleidung aufweist. Dieses Gurtungsblech 4 setzt sich an den Seiten des Verschlußdeckels 2 in einem zum Ansatz 1 des Behälters koaxialen zylindrischen Mantel 5 fort, der an seinem oberen Ende in einer waagrechten querverlaufenden Krempe 6 endet, die am Punkt 7 am Seitenmantel und am Punkt 8 am Behälteransatz 1 angeschweißt ist· Jenseits der Schweißstelle 8 setzt sich der Behälteransatz in dem Innenbereich der Betonschicht 3 des Versehlußdeckels mit eisern darin verankerten Teil 9 fort. An der der ebenen Krempe 6 entgegengesetzten Seite ist der Behälteransatz 1 bei 11 an einen ebenen Kragen 10 angeschweißt, der zwischen dem Behälter 1 und einem zweiten nicht gezeigten Behälter, der den ersten Behälter außen umgibt und allgemein als Sicherheitsbehälter bezeichnet wird, einen mit Stickstoff gefüllten Raum 12 abgrenzt. Im inneren des Hauptbehälters befindet sich unter dem Verschlußdeckel 2 und über dem Natriumspiegel ein mit Argon gefüllter Raum 13, der mit dem zwischen dem Behälteransatz 1 und der Mantelfläche 5 unter der Querkrempe 6 liegenden Ringraum 14 in Verbindung steht.

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Erfindungsgemäß erfolgt der Wärmeschutz des Ansatzes des Behälters 1 in der Höhe des Ringraums 14 mittels eines wärmedämmenden Bauteils, dessen Ausführung im einzelnen für eine erste Ausführungsform in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist. Dieser Bauteil 15 besteht aus mehreren Elementen, besonders einem ersten Element 16, das gegen die ihm gegenüberliegende Seite des Behälteransatzes 1 durch Befestigungsbolzen 17 angedrückt ist. Vorzugsweise ist dieser Bauteil 16 so ausgebildet, wie in den oben erwähnten DT-OS des Anmelders beschrieben. Er weist also besonders einen Stapel von dünnen Gittern, Netzen oder Blechen aus Metall 18 auf, die im Inneren eines Metallgehäuses 19 montiert sind. Dieser Bauteil 16 weist jedoch bei der Montage eine gewisse Elastizität auf, da der in ihm enthaltene Stapel etwas komprimierbar ist. Der Bauteil 16 ist gegen den Ansatz des Behälters 1 gedrückt und im übrigen auf der Seite der Mantelfläche 5 des Verschlußdeckels durch einen zweiten Bauteil 20 verdoppelt, der an dem Mantel durch Bolzen 21 befestigt ist und wie das erste Element einen stapel von Drahtnetzen oder Blechen 22 enthält, die im Inneren eines Gehäuses 23 gehalten sind, das sich gegen das Gehäuse 19 des Elements 16 abstützt. Die Wärmedämmanordnung wird dann vervollständigt durch ein drittes Element 24, das unter dem ersten Element 16 am Ansatz des Behälters 1 befestigt ist,und durch ein letztes Element 25, das sich waagrecht unter dem Gurtungsblech des Verschlußdeckels 2 erstreckt und daran wie die anderen Elemente durch Bolzen bzw« Dübel befestigt ist.

Pig· 2 zeigt mit weiteren Einzelheiten die praktische Ausführung der am Mantel 5 des Verschlußsdeckels befestigten wärmedämmenden Anordnung 20 und besonders deren Montage, Nachdem zunächst das erste Element 16 im Inneren des Ringraums 14 am Ansatz des Behälters 1 befestigt wurde, wird das Element 20 über die Köpfe von fest mit dem

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Mantel 5 verbundenen Befestigungsbolzen 21 geschoben, indem man zunächst den Stapel von Netzen oder Blechen 22 aus Metall durch entsprechende Verschiebung der Wand des Gehäuses 23 in Richtung auf den Mantel zusammenpreßt. Zu diesem Zweck dienen die Bolzen 21 als FUhrung für eine Hülse 26, die in einem äußeren Kragen 27 mit einer Krempe 28 endet, die in eine im Blech des Gehäuses 23 vorgesehene Durchlaßöffnusg 29 paßt und gegen die Ränder dieser öffnung drückt, wodurch der Stapel 22 in Richtung auf den Mantel 5 zusammengedrückt verden kann« Das Element wird in seinem zusammengedrückten Zustand durch einen Klavierdraht oder dergleichen 30 gehalten, der auf dem im Inneren des Kragens 27 befindlichen Ende des Bolzens 21 aufgewickelt ist. Nach der Montage der Elemente 16 und 20 im Ringraum 14 wird der Klavierdraht 30 herausgezogen, so daß sich der Stapel 22 entspannen kann und die Wände der Gehäuse 19 und 23 miteinander in Berührung kommen und sich gegebenenfalls gegeneinander verschieben können, wodurch der Ringraum 14 ausgefüllt und besonders vermieden wird, daß sich in ihm durch Thermosiphon-Wirkung ein Kreislauf des im Bereich 13 unter dem Verschlußdeckel 2 enthaltenen heißen Argons zum Ansatz des Behälters 1 und besonders dessen im Verschlußdeckel verankerten oberen Teil ausbildet, während der Verschlußdeckel selbst bei einer erheblich niedrigeren Temperatur gehalten ist» Bei einer zweiten, in Pig· 3 gezeigten Ausführungsform ist der im Ringraum 14 zwischen dem Ansatz des Behälters 1 und dem seitlichen Mantel 5 des Verschluß-deckels 2 montierte wärmedämmende Bauteil gebildet von einem einstückigen Element 31, das vorzugsweise und wie im vorangehenden Beispiel beschrieben einen Stapel von Drahtnetzen, Gittern oder dünnen Blech aus Metall 32 enthält, der zwischen den beiden Metallwänden 33 und 34 eines Gehäuses gehalten ist« Dieses Element 31 ist einerseits mit dem Seitenmantel 5 des Verschlußdek-

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kels durch eine Reihe von Bolzen 35 und andererseits auf einem tieferen Niveau als das Qurtungüblech 4 durch andere Bolzen 36 mit dem Ansatz des Behälters 1 fest verbunden. Die Befestigung am Ansatz des Behälters 1 wird vorteilhafterweise vervollständigt durch seitlich angreifende Stützfüße 37» die im Inneren des Behälters bei 38 am Behälteransatz angeschweißt sind,

unabhängig von der gewählten Ausführungsforin wird so der Ringraum zwischen der Mantelfläche des Verschlußdeckels und dem Ansatz des Behälters gegenüber dem über dem Natriumspiegel im Inneren des Behälters befindlichen heißen Neutralgas wirksam isoliert, was den Wärmegradienten im oberen Teil dieses Behälters erheblich verringert und mögliche Thermosiphons unterbricht, die somit nur noch von geringen Leckströmen durch die Elemente und zwischen den Elementen des wärmedämmenden Bauteils erzeugt werden können.

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Claims

-ρ- 253854Q

Patentansprüche

Γ Λ J Wärmeschutzvorrichtung für den Ansatz des Behälters eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors, wobei dieser Behälteransatz mit einem seitlichen Mantel, der einen den Behälter hängend tragenden und dessen oberes Ende verschließenden Verschlußdeckel umgibt, einen Ringraum bildet, der mit einer Neutralgas atmosphäre in Verbindung steht, die sich im Behälter unter einem unter dem Verschlußdeckel verlaufenden Gurtungsblech befindet, dadurch gekennzeichnet , daß die Värmeschutzvorrichtung im Hingraum (14) zwischen dem Ansatz des Behälters (1) und dem seitlichen Mantel (5) des Verschlußdeckels (2) eine wärmedämmende Konstruktion (16,20) eingesetzt enthält, die einerseits eng gegen die Wand des Behälters (1) und andererseits eng gegen den Mantel (5) angedrückt ist.
2. Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmecüseBende Konstruktion aus zwei aneinanderl legenden Elementen (16,20) besteht, von denen das eine (16) am Ansatz des Behälters (1) und das andere (20) am Mantel (5) befestigt ist, wobei das zweite Element (20) vorzugsweise zunächst in Richtung auf den Mantel (5) zusammengedruckt ist und dann freigegeben ist, so daß es sich eng gegen das erste Element (16) andrücken kann.
3« Wärmeschutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmedäaioende Konstruktion (31) durch Bolzen (35) oder dergleichen mit ihrem oberen Teil am Mantel (5) des Verschlußdeckels und durch Bolzen (36) unterhalb des Gurtungsbleches (4) des Verschlußdeckels mit ihrem unteren Teil am Ansatz des Behälters (1) befestigt ist.

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4. Wärmeschutsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die wärmedämmende Konstruktion (16,20) durch Bolzen (17,21) oder dergleichen am Ansatz des Behälters (1) und/oder am Mantel (5) des Verschlußdeckels (2) befestigt ist«,

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