DE2616766A1

DE2616766A1 - Stutzen fuer einen kernreaktor-druckbehaelter

Info

Publication number: DE2616766A1
Application number: DE19762616766
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1976-11-04
Also published as: NL175237C; CA1038974A; FR2309018A1; PT64726A; DE2616766C3; BR7601271A; NO143551C; JPS51124791A; US4079967A; GB1522541A; IL48864A0; IE42238L; FR2309018B1; BE838590A; IT1055968B; TR19163A; DK142383C; NO761334L; GR59271B; DK78776A

Description

sDe. (Z-beenciecL

i,. --. 1976

Anw_o«Akte: 27_O95

PATENTANMELDUNG

Anmelder; The Babcock & Wilcox Gompany I61 East 42nd Street, New York, N₀Y₀ 10017 « USA

Titel: Stutzen für einen Kernreaktor-Druckbehälter

Die Erfindung betrifft einen Stutzen für einen Kernreaktor« Druckbehälter zur Kühlmittelzuführung, um die Speiseleitung durch die Behälterwand zu führen₀

Eine konventionelle Kernreaktor«Energieanlage umfaßt einen Druckbehälter, der den Reaktorkern, Baugruppen und ein Kühlmittel für die direkte oder indirekte Dampferzeugung zur konventionellen Stromerzeugung aufnimmt„ Außerdem ist "bei "bestimmten neuen Kernreaktoren vorgeschlagen worden, Wärmetauscher-Bausteine um die Innenwand des Druckbehälters herum zum Wärmeaustausch mit dem Reaktorkern«Kühlmittel anzuordnen,, Sekundärmedium, das durch die Bausteine fließt, wird darin in Dampf umgewandelt und zu Elektroenergie-Erzeugungsanlagen außerhalb des Reaktordruckbehälters geleitet«,

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Bei jedem der "bekannten Kernreaktoren muß der Druckbehälter jedoch Durchtrittsöffnungen hatten, durch die entweder frisches Reaktorkern-Primärkühlmittel oder Sekundärmedium oder Sekundärkühlmittel in den Druckbehälter eintritt, um auf eine hohe Temperatur erwärmt zu werden,, Da dieses einströmende Kühlmittel verhältnismäßig kalt ist, und zwar im Gegensatz zu der höheren Temperatur des dickwandigen Reaktordruckbehälters, besteht nicht nur die Gefahr, daß das Sieden des durch den Eintritt strömenden Kühlmittels eingeleitet wird, sondern daß auch unzulässig hohe Spannungen innerhalb der Reaktor-Druckbehälterwand auf Grund der temperaturbedingten Unterschiede in der Dehnung des Metalls in dem Druckbehälter erzeugt werden, der an diesem und mit Abstand von dem Eintritt des kalten Speisewassers angeordnet ist.

Wegen der Sicherheitsanforderungen und der extremen Kosten einer Kernreaktoranlage muß außerdem dem Stutzendurchtritt durch den Reaktordruckbehälter besondere Beachtung geschenkt werden₀ So wird beispielsweise eine aufwendige Plattierung, wie Inconel, im allgemeinen verwendet, um die Durchtrittsbohrungen in dem Reaktordruckbehälter auszukleiden und dadurch eine Korrosion der Behälterwand zu verhindern. Weiterhin sind die Einspannungskräfte, die sich zwischen der Behälterwand und den angeschlossenen Durchtrittsstutzenteilen auf Grund der Wärme- und Druckunterschiede zwischen den Teilen entwickeln, gewöhnlich eine Gefährdung, besonders bei Übergangszuständen, die durch fehlerhafte Arbeitsweise der Speisewasservorwärmer und durch Wärmezyklen im Betrieb verursacht werden₀ Aus Sicherheitsgründen ist es außerdem notwendig, Durchtritts-

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stutzen-Befestigungsschweißnähte vorzusehen, die den strengen Anforderungen der Abnahmebehörden entsprechen,, Vom Standpunkt der Kosten aus ist es weiterhin wünschenswert, die Kernreaktor—Bauteile so zu konstruieren, daß sie bequem zerstörungsfreien Prüfungen und zerstörungsfreien Besichtigungen unterzogen werden können, wie Z₀B. Röntgen«, Gammastrahl—, Ultraschall- und Farbeindringprüfungen aller Schweißnähte_o

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Durchtrittsstutzen zu schaffen, der die oben besprochenen Wärmespannungen abbaut, die Durchtrittsstutzen-Schweißnähte so ausbildet, daß sie den Sicherheits-Vorschriften entsprechen, und den Stutzendurchtritt sowie die zugehörigen Schweißnähte derart anordnet, daß dieselben zerstörungsfreien Prüfungen und Besichtigungen unterzogen werden können„

Der Erfindung gemäß sollen Wärmespannungen zwischen der Reaktorbehälterwand und dem Eintrittsstutzen zu einem großen Teil durch eine neuartige Durchtrittsstutzenausfiifcrung abgebaut werdenο

Diese Aufgabe wird bei einem Stutzen für einen Kernreaktor-Druckbehälter durch die in den Patentansprüchen beschriebenen Maßnahmen gelöste

Im einzelnen umfaßt die Erfindung einen Stutzen, der einen Stutzenkanal aufweist, der eine ringförmige Doppelwand hat, die an einem Ende offen ist und eine zwischengelegte Wärmeisolierung hat. Dabei ist die ringförmige Außenwand stumpf an einen Teil des Reaktordruckbehälters innerhalb der

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Durchtrittsbohrung geschweißt, während die innere Stutzenwand an die Eintrittsleitung innerhalb des Reaktordruckbehälters stumpf geschweißt ist_o Die äußere Stutzenwand ist durch einen ringförmigen Luftspalt auf Abstand von der Durchtrittsbohrung angeordnet und durch eine Hülse am äußeren Ende dds Durchtrittsstutzens in Bezug auf den Reaktordruckbehälter an diesem gehalten und befestigte Die äußere Stutzenwand ist an der inneren Wand am äußeren Ende des Stutzens befestigt, und der Stutzen endet in einem Plansch zum Anschluß an die Kühl»ittel-Eintrittsleitungen_o

Im eineinen erlaubt es der Ring zwischen dem Durchtrittsstutzen und dem Reaktordruckbehälter einen zylindrischen Röntgenfilm auf der Außenfläche der inneren Schweißnaht zur zerstörungsfreien Prüfung derselben anzuordnen«, Weiterhin können durch den ringförmigen Luftspalt zwischen dem Reaktordruckbehälter und der Durchtrittsstutzen-Kanalwand, die im wesentlichen über die gesamte Länge des Durchtrittsstutzens verläuft, thermische Differenzen zwischen denselben ausgeglichen werden,,

Bei dem erfindungsgemäßen Stutzen sind alle zugehörigen Schweißnähte so angeordnet, daß sie allen Festigkeits- und Sicherheitsvorschriften entsprechen und daß sie sowie er selbst zerstörungsfreien Prüfungen und Untersuchungen unterzogen werden können,, Außerdem ergibt dieser neuartige Durchtritt einen Stutzen für einen Reaktordruckbehälter_s bei dem die Reaktorwandtemperatur an der Innenwand des Behälters und der Stutzen praktisch nicht von der Temperatur der Speiseleitung beeinflußt werden, die das kalte Medium durch den Stutzen förderte

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben« Es zeigt:

Figo 1 einen Längsschnitt durch einen Stutzen für einen

Die Zeichnung läßt erkennen, daß eine nicht dargestellte Eintrittsspeiseleitung außerhalb eines Reaktordruckbehälters 10 durch den Behälter treten muß, um frisches Speisewasser zu dem Reaktor oder zu den darin angeordneten Wärmetauschern zu liefern. Wie bereits olben besprochen, muß jedoch die Wärmespannung zwischen der Reaktorbehälterwand und dem kalten Spei sewas serdurchtritt abgebaut werden,, Weiterhin muß eine zerstörungsfreie Prüfung des Durchtritts vor« gesehen werden_e

Um diese Aufgabe zu Ibsen, weist ein Kühlmittel-Durchtrittsstutzen 12, ein Kühlmitteleintrittsrohr oder eine Stutzeninnenwand 14 und ein konzentrisches Außenrohr oder eine konzentrische Außenwand 16 auf, die im wesentlichen die gleiche Länge besitzen und mit Abstand zueinander angeordnet sind_e Die Innenwand 14 ist mit der Außenwand 16 an einer Schweißnaht 18 verbunden und endet mit einem Flansch 20 zum An» Schluß an die nicht dargestellten Kühlmittel-Zuführleitungen«, Eine Hülle 22 aus Isoliermaterial, Z₀ B₀ aus mehreren Metallfolienlamellen, ist in dem Ring angeordnet, der zwischen der inneren und der äußeren Stutzendurchtrittswand ausgebildet ist. Die Hülle 22 verläuft von der Innenwand des Behälters bis zu einer geringfügigen Entfernung über die Ebene der Behälteraußenwand hinaus und liegt innerhalb einer Aussparung 24, die in dem Durchtrittsstutzen ausgebildet ist;

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sie dient als Tfäxmesperre zwischen dem Behälter und dem eintretenden Kühlmittel„

Der Durchtrittsstutzen 12 liegt innerhalb einer Durehtrittsbohrung 26, die in dem Reaktordruckbehälter 10 ausgebildet isto Die Innenwand 14 ist durch eine Schweißnaht 28 mit einer Speieewasserleitung 30 innerhalb des Druckbehälters verbunden, und die Außenwand 16 ist an einer vorbereiteten Fläche 32 angeschlossen, z_o B₀ einer mit Inconel plattierten Fläche des Reaktorbehälters bei einer Schweißnaht 3^<> Die Schweißnaht 34 befestigt den Durchtrittsstutzen an der Behälterwand,, Diese Bef es tigungs schweißnaht ist durch die volle Stärke der Eintrittsstutzen-Außenwand geschweißt und entwickelt deshalb die volle Festigkeit, wie es die sicherheitstechnischen Vorschriften verlangen«

Die Außenwand 16 des Stutzendurchtritts ist konzentrisch zur und mit Abstand von der Fläche der Durchtrittsbohrung 26 angeordnet und verläuft vom äußeren Ende des Eintritts bis etwas über die Befestigungsschweißnaht ^h hinaus« Der Ring oder Luftspalt 36 zwischen der Außenwand l6 und der Durchtrittsbohrung 26 bildet eine weitere Wärmesperre zwischen dem Behälter und dem Speisewasser«, Weiterhin endet der Ring in einer an der Befestigungsschweißnaht gelegenen Entlastungskammer 38, die dazu beiträgt, eine hohe Spannungskonzentration zwischen dem Schweißgutaufbau an der Schweiß» naht 34 und der Reaktordruckbehälterwand zu vermeiden. Der Ring 36 und die Entlastungskammer 38 ermöglichen es erfin— dungsgemäß, daß die Befestigungsschweißnaht 34t zerstörungsfrei durch bekannte Röntgen-, Gammastrahl-, Ultraschall- oder Farbeindringverfahren geprüft werden kann_o Zum Beispiel wird ein nicht dargestellter Röntgenfilm in den Ring 36

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eingebracht und um die Befestigungsschweißnaht 3^ herum in die Entlastungskammer 38 untergebracht₀ Eine nicht dargestellte Röntgenstrahlquelle, die innerhalb des Kanals des Durchtrittsstutzens 12 angeordnet wird, leitet die Röntgenstrahlen durch die Schweißnaht 34 hindurch und belichtet den Film, der innerhalb der Entlastungskammer 38 angeordnet ist«, Der einwandfreie Zustand der Schweißnaht 3^ wird somit leicht durch Überprüfung des wieder herausgenommenen Films

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festgestelltο Auf diese Weise ist es verhältnismäßig einfach und bequem, die Befestigungsschweißnaht J>h zerstörungsfrei zu überprüfenο

Um eine zusätzliche Unterstützung zu bieten und um den Durchtrittsstutzen 12 innerhalb der Eintrittsbohrung 26 zu sichern, ist eine zweiteilige Hülse 40 an der Außenseite des Reaktorbehälters 10 befestigt und erstreckt sich in den Ring 36. Die Hülse 40 ist ein im allgemeinen zylindrisches Teil, das in einer Richtung geteilt ist, die parallel zur Längsachse entlang eines Durchmessers derselben verläuft«, Die zweiteilige Ausführung fördert das Einsetzen in den Ring 36 und das Herausziehen aus demselbenj sie ermöglicht es, daß die Speiseleitungen an den Stutzen befestigt bleiben, während die Hülse eingesetzt oder herausgezogen wird«, Jedes Teil der Hülse 40 ist mit einem äußeren Stück 42 versehen, das an der Außenwand des Reaktordruckbehälters befestigt ist, und mit einem inneren Stück 44, das innerhalb des Rings 36 liegte Das äußere Stück 42 ist an der Außenwand des Reaktordruekbehälters befestigt; so ist z. B„ gemäß Darstellung in der beigefügten Zeichnung das Stück 42 an einer plattierten, z. B₀ Inconel, Fläche des Behälters heftgeschweißt. Eine Heftschweiße sichert die Hülse 40 und verhindert ihre Verschiebung aus der Eintrittsbohrung 26.

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Das innere Stück 44 berührt sowohl die Durchtrittsbohrung 26 als auch die Außenwand l6 des Stutzens, z_o B₀ an den Berührungsstellen 46 und 48„ Dadurch ist der Stutzen eng innerhallb der Bohrung angeordnet und daran gehinderte Kräfte und/oder Momente auf die Befestigungsschweißnaht 34 durch eine Verschiebung des Stutzens aus seiner anfänglichen Lage auszuüben,, Weiterhin beschränkt das Stück 44 den Durchtritt von Medium durch den Ring 36 j wenn eine undichte Stelle in der Außenwand 16 vorkommen sollte.

Im Betrieb kann außerdem die Hülse 40 leicht aus dem Ring entfernt werden, indem man die Heftschweißen abschleift oder abbricht und einen Treibbolzen in die Bolzenlöcher 47 einsetzt, die in dem äußeren Stück 42 vorgesehen sind. Da das weitere Eindringen des Bolzens durch die Behälterwand verhindert wird, zieht der Treibbolzen die Hülse 40 aus dem Ring 36 heraus_o

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

Stutzen für einen Kernreaktor-Druckbehälter zur Kühlmittelzuführung gekennzeichnet durch einen in der Durch*rittsbohrung (26) des Druckbehälters (lO) liegenden Kanal für den Stutzen, in dem Einrichtungen (40, 42 und 44) zur Verbindung des Kanals mit dem Druckbehälter (lO) innerhalb der Bohrung (lO) vorgesehen sind, wobei der Kanal für den Stitzen (l2) ringförmig mit Abstand vom. Druckbehälter (lO) angeordnet ist und dazwischen eine ringförmige Aussparung (36, 38) bildet, die innerhalb der Druckbehälterwand in Achsrichtung des Kanals und über die Einrichtungen zur Verbindungseinrichtungen hinaus verläuft.
2. Stutzen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kanal, der in der Bohrung verläuft und ein inneres sowie ein äußeres Ende hat;

ein Rohr, das ein inneres und ein äußeres Ende hat,ungefähr in allgemeiner Ausrichtung mit dem Kanal sowie auf Abstand von demselben angeordnet ist und einen Ring dazwischen bildet, wobei der Kanal an den äußeren Enden mit dem Rohr verbunden ist;

eine Vorrichtung, die das innere Ende des Rohrs mit der Druckbehälterwand verbindet, wobei das Rohr ringförmig auf Abstand von der Druckbehälterwand angeordnet ist und eine ringförmige Aussparung dazwischen bildet, die innerhalb der Druckbehälterwand in allgemeiner Ausrichtung zu dem Rohr und über die Verbindungsvorrichtung hinaus verläuft«,

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Stutzen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Aussparung aus einem ersten (34) und einem zweiten Teil (38) !besteht, wobei das erste Teil (3^) eine erste radiale Dimension hat und das zweite Teil, das die ringförmige Aussparung in einer Entlastung (38) abschließt, eine andere radiale Dimension hat, die größer als die erste radiale Dimension ist, mit der Maßgabe, hohe Spannungskonzentrationen zwischen der Rohrbefestigung an dem Behälter zu vermeiden.

Stutzen nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweiteilige Hülse (40), die die Vorrichtung an dem Reaktorbehälter "befestigte

Verfahren zur Prüfung einer Befestigungsschweißnaht eines Reaktor-Druekbehälter-Durchtritts, der einen Kanal hat, welcher ringförmig auf Abstand von einem Reaktordruckbehälter angeordnet ist und an dem Druckbehälter durch die Befestigungsschweißnaht angeschlossen wird, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a_o einen empfindlichen Film in den Ringraum einführen und an der Schweißnaht anordnen,

b. den Film durch eine in den Kanal eingesetzte Quelle belichten und dann

C₀ zur Besichtigung herausnehmen.

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