DE2631566A1

DE2631566A1 - Kompensator an rohrleitungen

Info

Publication number: DE2631566A1
Application number: DE19762631566
Authority: DE
Inventors: Enno Ing Grad Buescher; Walter Dipl Ing Jansing
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1976-07-14
Filing date: 1976-07-14
Publication date: 1978-01-19
Also published as: FR2358612B1; FR2358612A1

Description

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Go/Fe

05.07.1976

INTBRATOM

Internationale Atomreaktorbau GmbH 5060 Bensberg

Kompensator an Rohrleitungen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompensator zum Ausgleich von Längenänderungen an Rohrleitungen für heiße Flüssigmetalle oder ähnliche Medien mit zwei in axialer Richtung hintereinander angeordneten flexiblen Elementen, die einen überwachbaren Zwischenraum bilden. Dieser Kompensator wurde entwickelt für Kernreaktoranlagen, die mit Natrium gekühlt werden_s erscheint aber auch geeignet für chemische Anlagen_s in denen heiße, brennbare oder gefährlich© Medien yerarbeitet werden. Mit Rücksicht auf die hohen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen, wie sie beispielsweise an Kernreaktoranlagen gestellt werden, sollen die flexiblen Elemente dieses Kompensators während des Betriebes fernbedient überwachbar sein und/ oder inspizierbar, ohne daß ein druckführender Raum geöffnet werden muß, der Flüssigmetall enthält.

In der deutschen Offenlegungsschrift 15 64 054.7 wird ein waagerechter Wellrohrkompensator für mit flüssigem Metall oder einer Salzschmelze als Kühlmittel betriebenen Kernreaktoranlagen beschrieben. Dieser IVellkojiipensator, der dort als das empfindlichste Teil der Rohrverbindung bezeichnet wird, soll dementsprechend weder im Betriebszustand noch bei Stillstand der Anlagen mit dem aggresiven Medium in Berührung kommen und soll auch ganz bewußt nur oberhalb des Kühlmittelspiegels eingesetzt werden. Weiterhin sind

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in dieser Schrift noch senkrechte Wellrohrkompensatoren beschrieben, die aber auf beiden Seiten von dem gleichen Medium umgeben sind und innerhalb eines größeren Tanks angeordnet sind, so daß eine Undichtigkeit an diesen Kondensatoren nicht die Sicherheit der Anlage gefährdet.

In der deutschen Offenlegungsschrift 18 15 046.4 werden waagerechte und senkrechte Wellrohrkompensatoren beschrieben, die aber oberhalb des Flüssigaietallspiegels angeordnet sind und auch nicht mit dem Flüssigmetall in Berührung kommen sollen. Aus beiden Offenlegungsschriften ist ersichtlich, daß Wellrohrkompensatoren als Begrenzung zwischen Flüssigmetall und Umgebungsatmosphäre an Kernreaktoranlagen als Sicherheitsrisiko betrachtet werden. Wenn man demgemäß diese Wellrohrkompensatoren nur oberhalb des normalen Kühlmittelspiegels anordnen kann, werden die entsprechenden Rohrleitungen erheblich länger und aufwendiger als bei Anordnung unterhalb des Kühlmittelspiegels.

In der deutschen Offenlegungsschrift 23 09 047 wird eine Vorrichtung zum hermetischen Abdichten von Hochtemperatur-Rohrleitungen in Wänden von Kernreaktoranlagen beschrieben. Zwei axial hintereinander angeordnete, aber tatsächlich konzentrisch zueinander geschaltete Wellrohre bilden zusammen mit zwei radialen Flanschen einen überwachbaren Zwischenraum. Wenn das eine Wellrohr undicht werden sollte, verhindert das andere Wellrohr, daß die ganze Vorrichtung undicht wird. Diese Konstruktion ist offensichtlich nicht für den Kontakt mit heißem Flüssigmetall gedacht und dementsprechend auch nicht geeignet. Wenn Flüssigmetall in den inneren Faltenbalg 8 eindringen würde, so wäre es zumindestens bei der beschriebenen waagerechten Rohrleitungsanordnung auch bei Entleerung der Gesamtanlage nicht mehr

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zu entfernen, üs würde in den einzelnen Falten Korrosionen verursachen, im kalten Zustand die Beweglichkeit des FaI tenüalges stören und eine einwandfreie Inspektion des Faltenbalges sowohl durch optische Geräte als auch durch Wirbelstrom- oder Ultraschall-Prüfgeräte verhindern. Außerdem sind beide Faltenbälge parallel geschaltet, so daß bei Ausdehnung der Rohrleitung beide Faltenbälge gleichzeitig zusammengedrückt werden und daher an den entsprechenden Verbindungsstellen die doppelte Beanspruchung auftritt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Kompensator zum Ausgleich von Längenänderungen an Rohrleitungen für heiße Flüssigmetall oder ähnliche Medien, der unterhalb des Betriebsspiegels angeordnet werden kann, der während des Betriebes fernbedient überwacht werden kann, der bei Undichtigkeiten nicht unmittelbar Flüssigmetall nach außen dringen läßt und/oder inspiziert werden kann, ohne einen druckführendeη und flüssigmetallenthaltenden Raum zu öffnen. Damit soll eine erneute Druckprobe nach jeder Inspektion vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kompensator nach dem 1. Anspruch vorgeschlagen. Die vorgesehenen flexiblen Iilemente können metallische Wellrohre oder Faltenbälge sein. Durch die vorgeschlagene Anordnung bilden die beiden flexiblen Elemente einen Raum, der ein korapressibles Medium wie z. B. Inertgas oder Vakuum enthält und der eine zweifache Grenze darstellt zwischen dem Flüssigmetall und der Außenatmosphäre. Dieser Raum kann ständig fernbedient auf geringe Spuren von Flüssigmetall überwacht werden, beispielsweise durch einen elektrischen Kontakt am tiefsten Punkt oder durch einen kleinen Durchfluß von Inertgas, das am Austritt ständig auf Spuren von Flüssigmetall oder Luft untersucht wird. Wenn also eines der flexiblen Elemente

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undicht werden sollte, wird zunächst ein Signal gegeben und außerdem ein Austreten von Flüssigmetall in die Außenatmospixäre durch das zweite flexible Element sicher verhindert. Durch den ein Gas oder ein Vakuum enthaltende Raum zwischen dem stagnierenden Flüssigmetall außen und dem schnell fließenden Flüssigmetall in der Rohrleitung werden die bei schnellen Temperaturänderungen in der Rohrwand auftretenden Thermos chocks vermieden. Durch die Anordnung des Flüssignietalls außerhalb eines Wellrohres wird zunächst erreicht, daß in. den Falten des Wellrohres weder das Flüssigmetall selbst noch Rückstände oder Ablagerungen daraus oder Verschmutzungen zurückbleiben können, die eine Inspektion behindern könnten. Außerdem kann sich das Wellrohr bei hypothetischen Störfällen in Kernreaktoranlagen, die kurzzeitig mit extremen Druckerhöhungen verbunden sind, auf die Rohrleitung abstützen.

In weiterer Ausgestaltung der lirfindung wird vorgeschlagen, daß der überwachbare Zwischenraum zumindestens eine während des Betriebes dicht verschließbare öffnung aufweist, durch die ein Gerät zur Inspektion der flexiblen Elemente einführbar ist. Es gibt bereits Fernsehkameras, die nur einen Außendurchmesser von ca. 20 mm aufweisen. Wenn man diese mit einem schwenkbaren Objektiv ausstattet und sie an einer langen, etwa parallel zur Rohrleitung geführten Stange befestigt, kann man damit die flexiblen Elemente und deren Verbindungsstellen mit der Rohrleitung und mit dem Behälterstutzen beobachten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Verbindungsstelle zwischen der Rohrleitung und den vom Flüssigmetall berührten flexiblen Elementen durch ein Thermoschockhemd geschützt ist. Dieses Thermoschockhemd ist ein im allgemeinen konzentrisches dünnes Rohr, das die gefährdete Stelle, beispielsweise eine Schweißnaht, vor dem direkten Kontakt mit Flüssigmetall von anderer Temperatur schützt.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, wobei die das Medium füiirende Rohrleitung an einen Behälter angeschlossen ist, wird vorgeschlagen, daß das vom Flüssigmetall berührte flexible Element in einem Stutzen angeordnet ist, der sich zum Behälter hin konisch erweitert. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß sich beim Entleeren des Behälters auch der Stutzen einwandfrei entleert. Wenn diese Anordnung, beispielsweise aus Platzgründen, nicht zu verwirklichen ist, kann man auch am tiefsten Punkt des Stutzens eine Entleerungsleitung zum Behälter hin anschließen.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Figur 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch die Verbindung einer waagerechten Rohrleitung mit einem Behälterstutzen.

Figur 2 zeigt im gegenüber Figur 1 vergrößerten Maßstab eine andere Ausgestaltung der Verbindung zwischen den beiden Wellrohren und dem Behälterstutzen. Figur 3 zeigt ebenfalls in einem gegenüber Figur 1 vergrößerten Maßstab eine Verbindung zwischen dem vom Flüssigmetall berührten Wellrohr und dem Ende der Rohrleitung.

In Figur 1 ist die Rohrleitung 1 über die beiden Wellrohre L und 3 mit dem Stutzen 4 verbunden, der seinerseits über die Einschnürung 5 mit dem Rand eines nicht näher dargestellten großen Behälters 6 verbunden ist. Der von den beiden Wellrohren 2 und 3 und der Rohrleitung 1 begrenzte Raum enthält ein inertes Gas oder sogar ein Vakuum und ist normalerweise dicht verschlossen. Das im Behälter 6 vorhandene Flüssigmetall steht ait dem vom Stutzen 4 und vom Wellrohr 2 begrenzten Raum in Verbindung.

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Die Rohrleitung 1 verbindet den großen und ortsfesten Behälter ö mit einein anderen ebenfalls ortsfesten Behälter oder Apparat, der hier nicht näher gezeigt oder beschrieben wird. Die bei Temperaturänderungen in der Rohrleitung auftretenden Längenänderungen werden von den beiden Wellrohren 2 und 3 aufgenommen, ohne den Stutzen 4 oder die Einschnürung 5 am Übergang zum Behälter 6 in unzulässiger Weise zu belasten. Die in der Rohrleitung 1 senkrecht zu ihrer Längsachse auftretenden Kräfte können entweder durch eine gleitende Führung 7 oder durch eine nur schematisch angedeutete bewegliche Aufhängung 8 aufgenommen werden. Am bnde des Wellrohres 3 ist eine von außen zugängliche, während des Betriebes normalerweise verschlossene Öffnung 9 schematisch dargestellt, durch die beispielsweise eine fernbediente Fernsehkamera zur Inspektion der beiden Wellrohre und ihrer Verbindungen eingeschoben werden kann. Selbstverständlich ist es zweckmäßig, mehrere dieser Öffnungen über den Umfang verteilt anzuordnen und innerhalb des zu inspizierenden Raumes auch geeignete Führungen für die Inspektionssonde vorzusehen. An dieser Stelle sei erwähnt, daß die gleitende Führung 7 unter diesen Umständen natürlich nicht als geschlossene Scheibe anzusehen ist, sondern zahlreiche Öffnungen zur Durchführung von Sonden aufweist. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, kann man beide Wellrohre von innen inspizieren, ohne daß eine Schweißnaht geöffnet oder überhaupt ein Raum geöffnet werden müßte, der Flüssigmetall enthält. Bei einem Schaden am Wellrohr 3 läßt sich dieses von außen reparieren. Bei einem Schaden am Wellrohr 2 können kleinere Schäden von innen fernbedient geschweißt werden. Bei größeren Schäden wird es allerdings zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen dem Stutzen 4 und den beiden Wellrohren 2 und 3 zu trennen und den ganzen Kompensator auszuwechseln. Teil 10 ist ein sogenanntes Thermoschockhemd, das aus einem dünnen konzentrischen Rohr besteht und im Inneren der Rohrleitung 1, und zwar in Strömungsrichtung

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gesehen vor der Schweißverbindung zwischen Wellrohr 2 und der Rohrleitung 1 gleitend geführt ist. Mit diesem Thermoschockhemd wird bei schnellen Temperaturänderungen in der Rohrleitung ' 1 vermieden, daß auf beiden Seiten eines hochbelastbaren Bauteils erheblich unterschiedliche Temperaturen auftreten, üieses mit Löchern versehene Thermoschockhemd 10 wird, um die Einschnürung 5 und den Übergang zum Behälter 6 ebenfalls zu schützen, durch diese hindurchgeführt und ist an der Innenwand des Behälters 6 befestigt. Teil 11 ist ein Abfluß am.Stutzen 4, der bei eventuellen Inspektionen zur Entleerung des Stutzens 4 dient, Teil 12 ist ein Rohr zur Entgasung des Stutzens 4.

Die Figuren 2 und 3 zeigen mit denselben Bezeichnungen wie in Figur 1 und in größerem Maßstab zwei weitere Ausgestaltungen der Erfindung. Figur 2 zeigt eine Verbindung zwischen dem Ende des Stutzens 4 und den beiden Wellrohren 2 und 3, während Figur 3 eine Verbindung zwischen dem Ende der Rohrleitung 1, dem Wellrohr 2 und das Thermoschockhemd 10 zeigt.

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-S-Leerseite

Claims

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05.07.1976

Ansprüche

Kompensator an Rohrleitungen für heiße Flüssigmetalle oder ähnliche Medien mit zwei in axialer Richtung hintereinander angeordneten flexiblen Elementen, die einen geschlossenen, überwachbaren und mit einem kompressiblen Medium gefüllten Zwischenraum bilden, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden flexiblen Elemente( 2)und(3}jeweils an einem benachbarten Ende miteinander und mit einem die Rohrleitung(i)umgebenden Stutzen(4)oder Behälter(o) dicht verbunden sind, während sie jeweils an ihrem anderen Ende mit der gleichen Rohrleitung(i)dicht verbunden sind.

Kompensator nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der überwachbare Zwischenraum zumindestens eine während des Betriebes dicht verschließbare öffnung^*)) aufweist, durch die ein Gerät zur Überwachung und Inspektion der flexiblen Elemente^)und(^einführbar ist.

Kompensator nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindungsstelle zwischen der Rohrleitung(l) und dem vom Flüssigkeitsmetall berührten flexiblen Llement(^2)durch ein Thermoschockhemd^iO^geschützt ist.

Kompensator nach Anspruch 1, wobei die Rohrleitung an einem Behälter angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,

daß das vom Flüssigmetall berührte flexible Element^2) in einem Stutzen angeordnet ist, der sich zum Behälter hin konisch erweitert.

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