DE2626616A1 - Dichte waermeisolierende platte - Google Patents
Dichte waermeisolierende platteInfo
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Description
Dichte wärme is oiler ende Platte
Die Erfindung betrifft eine dichte wärmeisolierende
Platte, bestehend aus einer abgeflachten Einfassung, die auf eine zu schützende Wand aufgelegt werden kann und von
zwei Abdichtungsblechen begrenzt wird, die zueinander parallel verlaufen und an ihrem Umfang miteinander verschweißt
sind unter Bildung eines mit einem Inertgas gefüllten dichten Zwischenraums.
Die wärmeisolierende dichte Platte nach der vorliegenden
Erfindung eignet sich sur Anbringung an einer Oberfläche
einer Wand für deren Schutz gegen die Wirkungen eines auf hohe Temperatur gebrachten flüssigen oder gasförmigen
Fluids, Diese Platte findet insbesondere in dem Fall Anwendung, wo die genannte Wand zu den Aufbauten eines
Kernreaktors mit schnellen Neutronen gehört, etwa zum das
41O-(B 5712.3)TeF
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flüssige Kühlmetall des Reaktors enthaltenden Hauptbehälter, zum in dieses flüssige Metall eingetauchten Innenbehälter,
zur Verschlußplatte des Hauptbehälters, zu den Trägern dieses Behälters, zu den Durchführungsringen der durch die
Verschlußplatte in den Behälter eindringenden Bestandteile, usw.
Bei derartigen Reaktoren besteht das im Behälter befindliche
Reaktorkühlmittel im allgemeinen aus flüssigem Natrium,
das im Betrieb auf eine erhöhte Temperatur in der Größenordnung von 500 0C gebracht wird. Das Natriumniveau
wird unterhalb der Verschlußplatte von der Atmosphäre eines -InertgaseSj für gewöhnlich Argon, überlagert,
indem sich Aerosole und Natriumdampf ansammeln, die bei Fehlen jeglicher Vorsichtsmaßnahme in unmittelbare Berührung
mit der Verschlußplatte und den darunter gelegenen oberen Aufhängungen des Behälters in Berührung kommen. Dabei
besteht die Gefahr, daß diese Aufbauten durch Korrosions-Wirkungen
in Verbindung mit durch unterschiedliche Wärmedehnungen bedingte mechanische Spannungen schnell beschädigt" werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung
einer dichten wärme isolierenden Platte, die an die oben angegebenen Betriebsbedingungen angepaßt ist und einen Schutz
der Reaktoraufbauten gegenüber den Wirkungen der Temperatur und denjenigen der Korrosion durch das flüssige Metall gestattet.
Dies wird bei einer Platte der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß im Zwischenraum parallel zu den dünnen
Abdichtblechen verlaufend ein abwechselnd aus metallischen · Geweben oder Geflechten und durchlöcherten Tafeln oder Gittern
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bestehehender Stapel angeordnet ist, wobei die freien Zwischenräume zwischen den Geweben und den Tafeln miteinander
in Verbindung stehen.
Eine, vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Abdichtbleche jeder Platte in ihrem mittleren Teil ausgebaucht sind zur Bildung
zweier kreisförmiger koaxialer Lippen, die an ein Rohrelement geschweißt sind für ein Durchdringen der Platte
durch einen auf der Wand befindlichen Befestigungsstift.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtbleche eine regelmäßige
vieleckige Kontur aufweisen, die ein ununterbrochenes Bedecken der zu schützenden Wand durch Nebeneinanderanordnen
von identischen Platten gestattet.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die vieleckige regelmäßige
Kontur jeder Platte an ihrem Scheitel abgeschrägt ist, daß das Nebeneinanderanordnen von Platten zwischen diesen freie
Durchtritte schafft für den Eingriff der Befestigungsstifte
weiterer Platten,die in übereinanderliegenden Schichten auf
der zu schützenden Wa.nd verteilt sind.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die durchlöcherten Tafeln
oder Gitter des Stapels von Löchern durchbohrt sind, die in der Ebene dieser Tafeln mit Ausnahme ihres Umfangsbereichs
regelmäßig verteilt sind, um ihr dichtes Verschweißen mit den dünnen Abdichtblechen zu gestatten.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher der übereinander-
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-inliegenden Tafeln von einer Tafel zur anderen seitlich
versetzt sind, um die unmittelbaren Durchtritte durch den Stapel hindurch einzuschränken.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,daß die dünnen Abdichtbleche
eine kreisförmige Kontur aufweisen und längs konzentrischen Kreisen gewählt sind. Bei dieser Variante werden die
Platten an der zu schützenden Wand in übereinanderliegenden
Schichten angebracht, in denen die Platten gegeneinander seitlich und schräg versetzt sind, um das Bedecken dieser
Wand sicherzustellen.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand
der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
Pig. 1 einen teilweisen schematischen Axialschnitt eines Kernreaktors mit schnellen Neutronen, der für
den Schutz des inneren Aufbaues dichte wärmeisolierende Platten gemäß der Erfindung aufweist;
Fig. 2 eine Detailansicht im Schnitt und als Schrägansicht einer an einer zu schützenden Wand angebrachten
Verkleidung, die durch Nebeneinander ordnen von Platten gemäß der Erfindung gebildet ist;
Fig. 3 und 4 sind zur Hälfte und in größerem Maßstab
dargestellte Querschnitte von wärmeisolierenden Platten gemäß zwei AusfUhrungsvarianten.
In Fig. 1 ist ein Reaktorkern 1 eines Kernreaktors mit schnellen Neutronen von an sich bekannterBauart dargestellt.
Dieser Reaktorkern 1 ist in ein geeignetes Volumen eines flüssigen Metalls, insbesondere Natrium, eingetaucht dargestellt, das zum Sicherstellen seiner Kühlung während des Betriebs
des Reaktors bestimmt ist. Dieses flüssige Metall ist ' im Innern von einem Behälter 3 begrenzt, der an seinem oberen
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Teil offen ist, wobei das Niveau des Natriums schematisch bei 4 angegeben ist und in diesem Behälter von einer
Atmosphäre 5 eines zur Bedeckung dienenden Inertgases, insbesondere Argon, überlagert ist. Der Behälter 3 ist von
einem Sicherheitsbehälter 6 umgeben, wobei die Anordnung dieser beiden Behälter bei gemeinsamer senkrechter Achse
innerhalb einer äußeren schützenden Einfassung 7 mit dichten Betonwänden angeordnet ist. Diese Einfassung weist in
ihrem oberen Teil eine große kreisförmige öffnung 8 auf,
in der eine VerschJ-ußplatte 9 angeordnet ist. Diese erstreckt
sich waagerecht und parallel zum Niveau 4 des flüssigen Natriums im Behälter 3 und weist öffnungen 10
für die Montage und den Zugang zu im Innern des Behälters befindlichen Bestandteilen auf, die für den Betrieb des
Reaktors erforderlich sind, etwa Wärmetauscher 11 einerseits und Umwälzpumpen 12 für das Natrium andererseits. Dieses
Natrium befindet sich am Austritt des Reaktorkerns 1 auf erhöhter Temperatur und wird in einem im Behälter 3 angeordneten
inneren Behälter 13 gesammelt und durchquert dann die Wärmetauscher 11, um schließlich einmal gekühlt am
Austritt der Wärmetauscher im Raum zwischen den Behältern und 13 wieder aufgenommen zu werden. Das von den Pumpen
angesaugte kalte Natrium wird unter Druck über Pörderleitungen
14 in einen unter einer Auflagerung 16 des Reaktorkerns
1 befindlichen Sammelbehälter 15 geschickt, um von neuem und somit in kontinuierlichem Betrieb den Reaktor- zu
durchlaufen.
Um unter diesen Bedingungen den Schutz der Verschlußplatte 9 und weitere rj.nnererAufbauten des Reaktors sicherzustellen,
etwa der Befestigungen oder oberen Teile des Behälters 3, der Burchtrittsringe der Bestandteile 11 und
beim Durchtritt durch die Verschlußplatte 9, der inneren Seitenwände der Behälter 3 oder 13* wird an diesen zu schützenden
Wänden eine wärmeisolierende Verkleidung, in Fig. 1 schematisch bei 17 dargestellt, angebracht. Diese Verkleidung
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ist mittels dichter Platten nach der Erfindung ausgeführt, deren Ausführungseinzelheiten im folgenden erläutert
werden. Pig. 2 zeigt eine teilweise Schrägansicht dieser wärmeisolierenden Verlcleidung 17, die an einer solchen
bei 18 schematisch dargestellten Wand mittels Stiften I9 angebracht ist, von denen jeder die Abstützung^iner wärme isolierenden
Platte 20 ausführt, wobei die Verkleidung durch das ununterbrochene Nebeneinanderanordnen ähnlicher
Platten gebildet ist.
Wie in Fig. 3 bei einer ersten Ausführungsvariante gezeigt,
ist jede hier vergrößert und zur Hälfte quergeschnitten dargestellte Platte von zwei Abdichtblechen 21
und 22 aus beispielsweise nicht rostendem Stahl begrenzt ■ wegen ' dessen guter Wärmeleitfähigkeit und hohen
Korrosionsfestigkeit. Diese zueinander parallelen Abdichfebleche
sind längs ihreis Umfangs durch eine große Schweißraupe
25 miteinander befestigt, die nach dem Argonarcverfahren
oder durch Elektronenbeschuß hergestellt ist. Jedes Abdichtblech 21 und 22 weist in Nähe ihres Mittelteils
eine als Hohlraum ausgebildete Einziehung 24 auf, die durch Tiefziehen hergestellt und von einer Lippe 25 begrenzt
ist. Diese Lippe ist so angeordnet, daß die Enden der beiden Abdichtbleche längs zweier zylindrischer Teile etwa
koaxial zueinander angeordnet sind. Diese umgeben ein Rohrelement 26, das schließlich an den Enden durch Schweißraupen
27 mit den Lippen 25 verschweißt wird.
Die parallelen Abdichtbleche 21 und 22, die am Umfang verlaufende Schweißraupen 33 und das Rohrelement 26 begrenzen
somit einen ringförmigen geschlossenen Raum 28. um die Symmetrieachse A der Platte. Dieser Raum 28 steht
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unter geringem Druck von beispielsweise Argon und ist für" den vorgesehenen, Einbau elnes Stapels, der der
Platte das Spielen einer Rolle als WMrmebarriere ermöglicht.
Dieser Stapel besteht insbesondere aus dünnen metallischen Geweben 29, zwischen denen verhältnismäßig dicke Tafeln 30
angeordnet sind, von denen jede eine Reihe von Löchern 31 aufweist. Diese Löcher 31 sind passend über die Dicke dieser
Tafeln außerhalb ihres mit den Abdichtblechen 21 und 22 durch die Schweißraupe 23 verschweißten Umfangs verteilt.
Die Tafeln 30 sind vorteilhaft so angeordnet, daß ihre
Löcher 31 merklich von einer Platte zur anderen versetzt sind, um einen unmittelbaren Durchtritt durch diese Tafeln
einzuschränken und letztlich zu unterdrücken. In eine
Bohrung 32 des begrenzten Rohrelements 26 wird schließlich der mit der Platte verbundene Stift 19 eingesetzt, um, wie
oben angegeben, deren Befestigung an der zu schützenden Wand zu ermöglichen.
In Fig.2 sind die Platten 20 in des Verkleidung IJ in
mehreren aufeinanderfolgenden Schichten verteilt und weisen bei der betrachteten Ausführungsf orm eine vieleckige
regelmäßige Kontur auf. Diese Kontur ist hier quadratisch gewählt, könnte aber offensichtlich auch-davon abweichen,
wenn ihre Nebeneinanderanordnung das vollständige Bedecken der zu schützenden Wand gemäß einem Netz mit gegebener
Teilung gestattet. Bei quadratischen Platten empfiehlt es sich, wenigstens zwei aufeinanderfolgende Schichten zu verwenden.
Diese Platten weisen überdies in den Ecken ihrer von den Abdichtblechen 21 und 22 begrenzten Außenkontur
abgeschrägte Teile 33 in der Weise auf,daß vier in einer beliebigen
Schicht benachbarte Platten 20 untereinander' einen Sitz 34 für den Durchtritt eines Stifts 19 begrenzen, der
die zu zwei vorhergehenden und nachfolgenden Schichten der Verkleidung gehörende platten halten kann. Folglich sind
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die Platten in den aufeinanderfolgenden Schichten um eine halbe Teilung gegeneinander versetzt.
Die auf diese Weise vorgenommenen Anordnungen zur Bildung der Platten und zu deren Anbau an- der zu
schützenden Wand ermöglichen zwischen der auf hohe Temperatur gebrachten und mit Aerosolen beladenen Atmosphäre
oder der Kühlmittelumgebung und der Wand selbst ein hohes zur Oberfläche dieserWand senkreahtes Temperaturgefälle,
wobei die verwendeten Platten den von einer zur anderen Platte folgenden Wärmeübergang beträchtlich einschränken.
Die Wärmeleitfähigkeit jeder Platte ist insbesondere dank der hohen Porosität ihres inneren Stapels sehr gering und
kann 5J5 Vol.-^ oder mehr erreichen, und zwar sowohl
aufgrundüer Durchlöcherungen der inneren Tafeln sowie des Einbaues von metallischen Geweben zwischen diesen. Es
sei überdies angegeben, daß jede Berührung von Drähten dieser
Gewebe untereinander oder mit den durchlöcherten Tafeln einen War mewl^der stand erzeugt, was die Leitfähigkeit auch
noch begrenzt. Überdies können die freien Zwischenräume zwischen diesen Geweben und Tafeln vorteilhaft unter
Teilvakuum oder unter eine Atmosphäre mit einem verminderten Druck in der Größenordnung von 50 mmHg bei 20° eines Inertgases,
insbesondere Argon, gesetzt werden, was parallel hierzu die Konvektion beträchtlich begrenzt. Schließlich
bilden die metallischen Gewebe ihrerseits Abschirmungen, die sich wirksam der Wärmeübertragung durch Strahlung
durch jede Platte hindurch widersetzt. Es soll überdies darauf hingewiesen werden, daß die die Platten bildenden
Elemente einen durch Tiefziehen erhaltenen Krümmungsradius
aufweisen, was die Herstellung von gekrümmten Platten ge-
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stattet, die besser an die Profile derselben Art von zu
schützenden Wänden angepaßt sind.
Bei einer weiteren in Fig.4 gezeigten Ausführungsvariante sind bezüglich des Stapels von feinen metallischen
Geweben 29 und von dickeren Tafeln 30 ähnliche Anordnungen zu finden, wobei dieser Stapel zwischen dem zwischen den
beiden Abdichtblechen 21 und 22 jeder Platte begrenzten geschlossenen Raum 28 angeordnet ist. Bei dieser Variante weichen"
die Abdichtblechs jedenfalls von den in Fig.3 gezeigten
ab, insbesondere hinsichtlich der Wellen ihrer Oberflächen 21a bzw. 22a. Diese Tafeln weisen überdies
vorteilhaft eine kreisförmige Kontur auf, wobei sich ihre Wellen längs konzentrischen Kreisen um die Achse A jeder
Platte erstrecken, wobei diese Achse durch die Mitte der Durchtrittsbohrung 32 des zugehörigen Befestigungsstifts
erstreckt.
Bei dieser zweiten Ausführungsvariante liegen noch alle oben angegebenen Eigenschaften vor, wobei die Wellen der
Abdichtbleche überdies die unterschiedlichen Dehnungen zwischen dem warmen in Berührung mit der heißen Atmosphäre befindlichen
Abdichtblech und dem kalten in Berührung mit der zu schützenden Wand befindlichen Abdeckblech erleichtern und
insgesamt aufgrund einer besseren Spannungsverteilung ein besseres mechanisches Verhalten gegenüber Wärmestößen
schaffen.Ebenfalls gestattet die Wahl des Durchmessers der kreisförmigen Abdichtbleche, der den Durchmesser der an der
zu schützenden Wand angebrachten Platten definiert, die Oberflächen etwa eben auf Wänden zu halten, die ihrerseits
einen verhältnismäßig großen Krümmungsradius aufweisen. Überdies werden die durch die Temperatüränderungen bedingten
Reibungen von den in den dünnen Abdichtblechen vorgesehenen
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Wellen besser aufgenommen. Um ein ununterbrochenes Bedecken der zu schützenden Wand zu ermöglichen, müssen drei
aufeinanderfolgende Schichten übereinander angeordnet werden, bei denen diese Platten seitlich und schräg gegeneinander
versetzt sind. Es wird somit eine Verringerung der durch das Vorhandensein von Natrium in den Räumen
zwischen den Platten bedingten Wärmebrücken erhalten. Schließlich sei darauf hingewiesen, daß diese kreisförmigen
wärme isolierenden Platten im Gebrauch eine große Biegsamkeit bezüglich der Geometrie der zu bedeckenden Wand aufweisen.
Auf diese Weise kann ein Überzug eines Behälterbodens hergestellt werden, der insgesamt die Form einer an einen
Zylinder angeschlossenen Kugelschale aufweist, injdem auf den Durchmessern wärme isolierende in aufeinanderfolgenden
Höhen . angebrachte Scheiben angeordnet werden.
Unabhängig von der verwendeten A usf Uhrungsvariante gestattet
die Befestigung der Platten in mehreren Schichten, in denenäiese Platten gegeneinander versetzt sind, unter
Erleichterung der Montage diese Platten gegeneinander im Fall des Bruchs eines Stifts zu halten, ohne Gefahr zu
laufen, daß ein Teil oder sogar die Gesamtheit der Verkleidung sich von der zu schützenden Wand löst.
Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel weisen die wärmeisolierenden Platten nach der Erfindung eine Gesamtdicke
in der Größenordnung von 5*5 mm auf, wobei die dünnen
metallischen Abdichtbleche ihrerseits eine Dicke von 0,5 mm haben. Die metallischen Gewebe sind vorzugsweise mit einem
Draht von 0,11 mm Durchmesser hergestellt (Gewebe mit 100 Maschen je 27,7 mm). Die zwischen den feinen metallischen
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Geweben angeordneten durchlöcherten Tafeln weisen eine Dicke in der Größenordnung von 1 mm auf. Schließlich haben
die an der Mitte der Platten für den Durchtritt der Befestigungsstifte
vorgesehenen Rohrelemente einen Durchmesser von 18 bis 22 mm.
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Claims (8)
- Patentansprüche)Dichte wärmeisolierende Platte, bestehend axis einer abgeflachten Einfassung, die auf eine zu schützende Wand aufgelegt werden kann und von zwei Abdichtungsblechen begrenzt wird, die zueinander parallel verlaufen und an ihrem Umfang miteinander verschweißt sind unter Bildung eines mit einem Inertgas gefüllten dichten Zwischenraums, dadur ch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum (28) parallel zu den dünnen Abdichtblechen (21, 22) verlaufend ein abwechselnd aus metallischen Geweben (29) oder Geflechten und durchlöcherten Tafeln (30) oder Gittern bestehender Stapel angeordnet ist, wobei die freien Zwischenräume zwischen den Geweben (29) und den Tafeln (30) miteinander in Verbindung stehen.
- 2. Platte nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abdichtbleche (21, 22) jeder Platte in ihrem Mittelteil ausgebaucht sind zur Bildung zweier kreisförmiger koaxialer Lippen (25), die an ein Rohrelement (26) geschweißt sind für ein Durchdringen der Platte (20) durch einen ^n der Wand (18) _ befindlichen Befestigungsstift./.
- 3. Platte nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtbleche (21, 22) eine regelmäßige vieleckige Kontur aufweisen, die ein ununterbrochenes Bedecken der zu schützenden Wand (18) durch Nebeneinanderanordnen von identischen Platten (20) gestattet.
- 4. Platte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vieleckige regelmäßige Kontur jeder Platte (20) an ihren Scheiteln so abgeschrägt ist, daß das Nebeneinanderanordnen von Platten (20) zwischen diesen freie Durchtritte schafft für den Eingriff der Befestigungsstifte (I9) weiterer Platten (20), die in übereinanderliegenden Schichten auf der zu609882/0766schützenden Wand (18) verteilt sind.
- 5. Platte nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daßdie durchlöcherten Tafeln (30) oder Gitter des Stapels von Löchern (31) durchbohrt sind, die in der Ebene dieser
Tafeln (30) mit Ausnahme deren Umfangsbereichs regelmäßig verteilt sind, um deren dichtes Verschweißen mit den
dünnen Abdichtblechen (20, 21) zu gestatten. - 6. Platte nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Löcher (31) der übereinanderliegenden Tafeln (30) von
einer Tafel (30) zur anderen seitlich versetzt sind, um
die unmittelbaren Durchtritte durch den Stapel hindurch
einzuschränken. - 7. Platte nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die durchlöcherten Tafeln (30) oder Gitter eine größere
Dicke aufweisen als die metallischen Gewebe (29) oder Geflechte. - 8. Platte nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtbleche (21, 22) eine kreisförmige Kontur aufweisen.609882/0766Leerseite
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