DE2538551A1

DE2538551A1 - Waermedaemmvorrichtung fuer einen kernreaktor

Info

Publication number: DE2538551A1
Application number: DE19752538551
Authority: DE
Inventors: Guy Lemercier
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: FR2289032A1; JPS5166993A; FR2289032B1; ES440567A1; US4050988A; SE418026B; SE7509653L; IT1041620B; GB1489661A

Description

P AT E N TA N WA LT DR. HANS ULRICH MAY

D S MÜNCHEN 22. THIERSCHSTRASSE 27

TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN

TELEX 5244S7 PATOP

TELEFON C0S9J 22 5O51

CP 523/1404 München, den 2?. August 1975

B 5393.3 PG Dr.M./cs

Commissariat ä 1*Energie Atomique in Faris/Frankreich

Wärmedämmvorrichtung für einen Kernreaktor.

Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmvorrichtung, besonders zum Isolieren des oberen Bereichs eines zwischen dem Hauptbehälter und Sicherheitsbehälter eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors liegenden Ringraumes, wobei diese beiden Behälter eine gemeinsame senkrechte Achse haben, an ihrem oberen Teil offen und durch einen waagrechten, gewöhnlich aus Beton bestehenden Verschlußdeckel abgedeckt sind, in dem die Enden oder "Ansätze" dieser Behälter so eingelassen oder eingebaut sind, daß die Behälter vom Verschlußdeckel hängend gehalten sind.

Der zwischen diesen beiden Behältern liegende Raum ist mit einem Inertgas, gewöhnlich Stickstoff, gefüllt, das infolge der Berührung dieses Gases mit der Außenwand des Hauptbehälters verhältnismäßig hoch erhitzt ist, da der Hauptbehälter selbst den Reaktorkern und ein entsprechendes Volumen eines flüssigen Metalls enthält, das die durch die Spaltreaktion des Kernbrennstoffs entwickelte Wärme abführt. Die "Ansätze¹¹ der Behälter und besonders ihre Verbindungsbereiche mit dem Verschlußdeckel sowie die Teile, welche diese "Ansätze¹¹ unter dem Verschlußdeckel fortsetzen, bilden empfindliche Elemente, für deren mechanische Haltbarkeit und damit die Sicher-

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heit der Aufhängung der Behälter, also unmittelbar die Reaktor-Sicherheit, Wärmegradienten nachteilig sind, so daß solche Wärmegradienten möglichst zu vermeiden sind. Man muß daher in diesem Ringraum den oberen, unter dem Verschlußdeckel liegenden Bereich, der die "Ansätze" der Behälter berührt, isolieren, um darin das Inertgas bei einer gleichbleibenden und vesentlich geringeren Temperatur zu halten, als sie im übrigen Teil dieses Ringraumes zwischen den Behältern herrscht. Ferner ist es vorteilhaft, diesen Ringraum so auszubilden, daß der isolierte Bereich leicht zugänglich bleibt, besonders für die inspektion der Schweißnähte des Behälters* Die Wärmedämmvorrichtung soll schließlich auch axiale und querverlaufende Diaensionsveränderungen der beiden Behälter zulassen, die unvermeidbar sind, da sich während der verschiedenen Betriebs zustände des Reaktors die erreichten Temperaturen ändern. Die Wärmedämmvorrichtung muß außerdem ihre Isolierfähigkeit in Gegenvart von Aerosolen des flüssigen Kühlmetalls behalten, falls Leckmengen desselben durch die Wand des Hauptbehälters hindurch treten.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe veist eine Wärmedämmvorrichtung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

Bevorzugte Ausführungsfprmen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird veiter erläutert durch die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht. Hierin zeigen:

- Fig. 1 eine schematische Ansicht, teilveise geschnitten, des oberen Teils des Hauptbehälters und Sicherheitsbehälters eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors, die einen mit der erfindungsgemäßen Wärmedämmvorrichtung versehenen Ringraum begrenzen;

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- Pig. 2 eine Ansicht der betrachteten Vorrichtung in größerem

Haßstab;

- Fig. 3 eine Ansicht der gleichen Vorrichtung, teilweise abgewik-

kelt, welche die Ausbildung der nebeneinander angeordneten Segmente in den beiden Grenzen zeigt.

bein Fig. 1 /zeichnen die Bezugszeichen 1 und 2 die Wände des Hauptbehälters und Sicherheitsbehälters eines mit schnellen Neutronen betriebenen Kernreaktors» wobei Art und Aufgabe dieser Behälter auf dem betrachteten technischen Gebiet klassisch sind. Diese beiden Behälter haben eine gemeinsame, in der Figur nicht gezeigte senkrechte Achse und sind mit ihren oberen Enden 3 bzw. 4 in einen waagrechten Verschlußdeckel 5 aus Beton eingelassen, der über diesen Behältern angeordnet ist und an dem die Behälter aufgehängt sind. Dieser Verschlußdeckel ist durch in ihm eingebettete Kühlwasserrohre 5a bei einer Temperatur unter etwa 60°C gehalten« Der Verschließdeckel ruht mit seinem Rand auf einem nicht gezeigten St&tzbauwerk, das den Schutzbehälter des Reaktors bildet. Der Innenbereich 6 des Hauptbehälters 1 enthält den Reaktorkern und ein entsprechendes Volumen eines flüssigen Metalls als Kühlmittel. Der Verschlußdeckel 5 weist oberhalb dieses Innenbereichs 6 einen Mittelteil 7 auf, der etwas in den Innenbereich des Behälters hineinreicht und seitlich durch einen Mantel 8 begrenzt ist, der an seinem unteren Ende mit einer Gurtplatte 9 aus Metall fest verbunden ist. Gegen diese Gurtplatte ist ein an ihr befestigter wärmedämmender Bauteil 10 gehalten, dessen Ausführung im einzelnen für die Erfindung ohne wesentliche Bedeutung ist. Schließlich weist der Mantel 8 mit Vorteil noch einen ringförmigen Kragen 8a auf, dessen unteres Ende in eine mit flüssigem Metall gefüllte ringförmige Rinne 1a taucht, das im gegebenen Fall bei einer im wesentlichen konstanten Temperatur umläuft,

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wobei diese Kinne fest mit der Wand des Hauptbehälters 1 verbunden ist und in dessen Innenraum reicht. Diese Anordnung bildet eine Flüssigkeitsdichtung, um den zwischen dem Ansatz 3 des Hauptbehälters und dem Mantel 8 des Verschlußdeckels liegenden Raum A gegenüber Aerosolen des zur Kühlurig des Reaktorkerns im Bereich 6 dienenden Metalls abzudichten. Stattdessen kann der Raum A durch ringförmige wärmedärämende Bauteile von entsprechender Bauart ausgefüllt sein*

Die beiden gleichachsigen Behälter 1 und 2 begrenzen miteinander einen Ringraum 11, der normalerweise mit einem Inertgas, gefüllt ist, das beim Betrieb des Reaktors auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur erhitzt wird, da es mit der Außenfläche des Hauptbehälters 1 in Berührung steht, der das den Kern kühlende Natrium enthält. Zur Isolierung des oberen Bereichs 12 dieses Raumes 11, besonders in der Kähe der Ansätze 3 und 4 der Behälter und besonders zum Schutz der Verbindungsstelle dieser Behälter mit dem Verschlußdeckel 5 im Bereich des Einschlusses dient erfindungsgemäß eine im folgenden !beschriebene Wärmedämmvorrichtung 13«

Wie Fig. 1 und in größerem Maßstab Fig. 2 zeigen, besteht diese Wärmedämmvorrichtung hauptsächlich aus einem unteren Kranz 14 von im ganzen zylindrischer Form, der sich über den ganzen Umriß des Ringraumes 11 erstreckt und vom Verschlußdeckel her hängend durch Zug stangen 15 schwingend gehalten ist, deren Ausführung veiter unten erläutert ist« Auf dem Kranz 14 ruht ein oberer Kranz 16, der von zwei Ringelementen 17 und 18 gebildet ist. Die Gesamtanordnung sorgt für den Abschluß des Bereiches 12, indem sie diesen gegenüber dem Rest des Ringraumes 11 vollkommen isoliert, vor allem durch den Andruck der Elemente 17 und 18 des oberen Kranzes, welche unter der Wirkung einer Gesamtheit von radial zwischen diesen Elementen ange-

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ordneten Pedernji9 gegen die gegenüberliegenden Flächen der Behälter 1 und 2 gedrückt sind.

Der untere Kranz 14 ist vorteilhafterweise als ein wärmedäiaee»der Bauteil ausgebildet, dessen Ausführung so sein kann, vie bei dent Wärmeschutz der Gurtplatte des Verschlußdeckels in einem mit schnellen Neutronen arbeiteten Kernreaktor, vie in der DT-OS 24 30 191 des Anmelders beschrieben. In diesem besonderen Fall besteht der Kranz aus einem Stapel von Drahtnetzen 20, die aus durch dünne Metallbleche 21 voneinander getrennten übereinanderliegenden Fällungen oder Polstern gebildet sind, wobei die Gesamtheit dieser Füllungen anschließend zwischen zwei parallelen waagrechten dickeren Bndplatten 22 und 23 gehalten und durch Gewindebolzen 24 mittels der auf die Enden der Gewindebolzen aufgeschraubten Muttern 25 «ad 26 eingespannt sind. Außerdem ist der Stapel der Drahtnetze 20 seitlich durch wlnkelprofile 27 und 28 begrenzt, die einander übergreifen, UK svischen sich, einen engen Rau», zu begrenzen, der den Bauteil in geeigneter Weise gegenüber der !»gebenden. Atmosphäre, insbesondere dem inertgas in Ringraum 11 isoliert« Die obere Platte 22 des Kranzes 14 ist beispielsweise durch WinkelstStzen 29 fest «it hohle» Gehäusen 30 verbunden, deren. Zahl gleich der Zahl der Zugstangen 15 ist, die »it ihnen wamittelbar verbunden sind« In diese Gehäuse dringt der obere Teil 31 der Spaanbolzen 24 frei ein, so daß der obere Kranz 14 gegenüber den Gehäusen 30 und dem unteren Ende der Zugstangen. 15 höhnvtellbar ist» Bach erfolgter Hohen-

die Hl/K**"« j iMiW 11* ι 26 V¥* die Winkel stilt

29 im geeigneter «eise festgescheeißt_f xm jede spatere Verschiebung

oberen. Heu sind die Gehäuse 30 durch eine Platte 32 wer-

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schlossen, die durch Schrauben 33 befestigt ist und eine pfannenfer-Bdge innenfläche und eine PEittelbohrung aufweist, durch die das untere Ende der Zugstangen 15 hindurchreicht. Jede Zugstange weist an dem in das entsprechende Gehäuse 30 eingreifenden Ende eine Gelenkbügel 34 auf, die auf einem Geidndezapfen 35 aufgeschraubt ist, der am Ende eines die Zugstange bildenden Rohres 36 befestigt ist. Dieses Rohr ist an seinem gegenüberliegenden Bnde in der Nähe des VerschluBdeckels 5 mit einem sveiten Sewindezapfen 37 versehen, der ebenfalls eine Gelenkkugel 30 tragt, die sich auf einer Platte 39 mit PfanHenprofil abstützt» die ein zweites Gehäuse 40 verschließt, das zu» Aufhängen, der Zugstange 15 dient. Dieses Gehäuse 40 ist zu diesem Zweck unter einer Dachplatte 41 angeschweißt, die das obere Bnde des au isolierenden Bereichs 12 begrenzt. Diese Bauweise der Zugstangen 15 verleiht ihnen zwei Freiheitsgrade bezüglich der Dachplatte 41 unter dem Ver-schluBdeckel 5 und ermöglicht gegebenenfalls eine relative Schwingung des unteren Kranzes 14 unter der Wirkung der Täsxperat&FSchvanktmgen, ä&aen er auf seinen beiden Seiten ausgesetzt ist« vorireilhafterweise sind die öelertkkugeln 34 und 38 sowie die Pfannenplatten 32 und 39, auf denen sie aufliegen, vor dem Zusammenbau mit einer Oberflächenbehandlung versehen« z.B. Auftragsschweißiöig mit Stellit, um ihren Reibungskoeffizienten zu verbessern. Es sei bemerkt* daß diese Gelenkkugeln und Pfannenplatten in allen Fallen abnehmbar sind, wodurch der untere Kranz 14 zugänglich ist, wenn das zur Reparatur oder Wartung erforderlich ist.

Fig. 2 zeigt auch die praktische Ausführung der den oberen Kranz 16 bildenden Elemente 17 und 18· 1Üe hier gezeigt bestellen diese Elemente ans einem warstedäamenden Bauteil afcwi-i^ii wie der Kranz 14 und sind außerdem aaa. ihren einander gegenüberliegenden Flächen durch Druckplatten 42 und 43 begrenzt« welche die Enden der sie auseinan-

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derdrückenden Druckfedern 19 aufnehmen. Vorteilhafterveise sind die Druckfedern in offenen Muffen 44 und 45 geführt, die an diesen Platten angeschweißt sind und in welche die Enden der Federn einsetzbar sind.

Fig· 3 schließlich zeigt in einer teilweise abgewickelten ebenen Ansicht, wie in der Praxis der untere Kranz 14 und jedes der Elemente des oberen Kranzes, z»B. das Element 17 ausgebildet sein können. Wie diese Abwicklung zeigt, besteht jeder dieser Teile der Vorrichtung mit Vorteil aus nebeneinander angeordneten Segmenten, nämlich 14a und 14b im einen Fall und 17a und 17b im anderen Fall, wobei diese Segmente ein Zickzack-Profil haben, um ineinander eingreifen zu können und die Kontinuität des wärmedämmenden Bauteils über den ganzen Umfang des Ringraumes 11 zu gewährleisten. Diese Figur zeigt außerdem, daß die Dachplatte 41, welche den Bereich 12 unter dem Verschlußdeckel 5 begrenzt, mit öffnungen 46 versehen sein kann, durch die der Bereich 12 zugänglich ist, besonders zum Einführen von Meß- oder Versuchsgeräten oder der Inspektion der Oberfläche der beiden Behälter.

Die so ausgebildete Wärmedämmvorrichtung besitzt den Vorteil,den oberen Bereich des Ringraumes zwischen den !beiden Behältern vollkommen zu isolieren, jedoch differenzielle Ausdehnungen zuzulassen, wobei die Druckfedern die Elemente des oberen Kranzes dauernd gegen die Wand der beiden Behälter gedrückt halten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht im übrigen, in diesem Bereich ohne Schwierigkeit gewisse Geräte oder Bauelemente, wie Leckdetektoren, Thermoelemente usw. anzubringen· Schließlich können die die Kränze bildenden aufeinanderfolgenden Segmente leicht durch die zu diesem Zweck im -Verschlußdeckel vorgesehenen öffnungen ausgebaut werden.

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Claims

. 8 Patentansprüche

t besonders zum Isolieren des oberen Bereichs des den Hauptbehälter und Sicherheitsbehälter eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors trennenden Ringraumes, wobei diese beiden Behälter eine gemeinsame senkrechte Achse haben, an ihrem oberen Bereich offen und durch einen waagrechten, gewöhnlich aus Beton bestehenden Verschlußdeckel verschlossen sind, in dem die Enden oder "Ansätze¹* dieser Behälter eingebettet sind, so daß die Behälter am Verschlußdeckel aufgehängt sind, gekennzeichnet durch einen unteren wärmeisolierenden Kranz (14) von im ganzen zylindrischer Form, der unter dem Verschlußdeckel (5) gehalten ist und mit diesem und den einander gegenüberliegenden Wänden der Behälter (1,2) den zu isolierenden Bereich (12) begrenzt, wobei sich dieser Kranz (14) in einer waagrechten Ebene durch den Ringraum (11) erstreckt und vom Verschlußdeckel (5) mittels Zugstangen (15) gehalten ist, und durch einen oberen wärmeisolierenden Kranz, der aus zwei koaxialen Elementen (17,18) besteht, die auf dem unteren Kranz (14) ruhen und durch radial angeordnete, gegen die beiden Elemente (17,18) drückende Druckfedern (19) gegen die Wände der beiden Behälter (1,2) angedrückt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den unteren Kranz (14) haltenden Zugstangen (15) aus senkrechten Aufhängungen bestehen, die an den Enden Gelenkkugeln (34,38) tragen, die mit Pfannengehäusen (30,40) zusammenwirken, die jeweils am unteren Kranz (14) bzw« Verschlußdeckel (5) befestigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Kranz (14) und die beiden Elemente (17,18) des oberen

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- 9 Kranzes aus nebeneinander angeordneten Segmenten bestehen.
4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der Kränze (14,17,18) Zickzack-Profile aufweisen, die jeweils zwei und zwei in Richtung des Umfangs dieser Kränze ineinandergreifen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der untere Kranz (14) mit einer Einrichtung zur Höhenverstellung bezüglich den unteren Pfannengehäusen (30) der Zugstangen (15) versehen ist,
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis f>, dadurch gekennzeichnet, daß die die Elemente (17»18) des oberen Kranzes auseinanderdrückenden Druckfedern (19) mit ihren gegen diese Elemente drükkenden Enden von offenen Muffen (44,45) geführt sind, die an den einander gegenüberliegenden Flächen (42,43) dieser Elemente angeschweißt sind*
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet» daß der untere Kranz (14) und die Elemente (17,18) des oberen Kranzes eine wärmedämmende Struktur aufweisen, die aus übereinander angeordneten Füllungen besteht, die jeweils von mehreren aufeinandergestapelten Drahtnetzen (20) gebildet und durch üirenn«- bleche (21) voneinander getrennt sind, so daß sie dicke übereinanderliegende Polster bilden, die zwischen Endplatten (22,23) gehalten und durch spannbolzen (24) zwischen diesen zusammengepreßt sind, wobei die Seitenkanten der Kränze (14,17,18) durch einander übergreifende Winkelprofile (27,28) eingefaßt sind.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7_f dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Hauptbehälters (1) in der Höhe der WärraedäKinrvorrichtitng mit einer Rinne (1a) versehen ist, die mit einem bei eher bestimmten konstanten Temperatur gehaltenen flüssigen Metall gefüllt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8» dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Wand des Hauptbehälters (i) und einem den Verschlußdeckel (5) seitlich begrenzenden Mantel (8) liegenden Bereich von ringförmigen Wärmedämmelementen (10) eingenommen ist.

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