DE2804937A1

DE2804937A1 - WATER-COOLED NUCLEAR REACTOR

Info

Publication number: DE2804937A1
Application number: DE19782804937
Authority: DE
Inventors: John Francis Gibbons; Richard William Knapp
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1977-03-02
Filing date: 1978-02-06
Publication date: 1978-09-07
Also published as: FR2382747B1; JPS591995B2; PT67726A; SE7802267L; JPS53107595A; DE2804937C3; IT7820830A0; BR7801231A; DE2804937B2; CH629328A5; IT1092993B; AU3369278A; FR2382747A1; SE430108B; BE864438A; GB1582107A; AU514977B2; CA1091827A; NL7802250A; ES467218A1

Description

Beschreibung zum PatentgesuchDescription of the patent application

der Firma Combustion Engineering, Inc., Windsor, Conn. 06095/USAfrom Combustion Engineering, Inc., Windsor, Conn. 06095 / USA

betreffend:
"Wassergekühlter Kernreaktor"concerning:
"Water-cooled nuclear reactor"

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckwassergekühlten Kernreaktor und insbesondere auf dessen Kühlströmungspfad.The invention relates to a pressurized water cooled nuclear reactor and, more particularly, to its cooling flow path.

Ein druckwassergekühlter Kernreaktor weist üblicherweise ein Core aus vertikal abgestützten Brennstoffelementen und vertikal beweglichen Steuerstäben auf, die sich durch das Core erstrecken. Diese Steuerstäbe werden von Führungsrohren umgeben, zumindest im Bereich des Cores, um die korrekte Führung bei der Bewegung zu gewährleisten. Die Ströumung des Kühlwassers ist aufwärts gerichtet durch das Core, um die Stabilität der Strömung im Falle lokaler Dampfbildung oder überhitzung zu sichern.A pressurized water-cooled nuclear reactor usually has a core of vertically supported fuel elements and vertically movable control rods extending through the core. These control rods are surrounded by guide tubes, at least in the area of the core to ensure correct guidance during movement. The flow of the cooling water is directed upwards through the core to ensure the stability of the flow in the event of local steam formation or overheating.

Obwohl die Steuerstäbe keinen Brennstoff enthalten, absorbieren sie doch Neutronen, und dabei wird etwas Wärme erzeugt. Eine Kühlung der Steuerstäbe ist deshalb erforderlich. Das herkömmliche Verfahren der Kühlung der Steuerstäbe besteht darin, daß man einen Teil der Strömung aufwärts durch die Steuerstabführungsrohre fließen läßt und dieser Kühlmittelanteil tritt dann entweder in die Auslaßkammer oder in einen oberen Abschnitt des Reaktordruckbehälters, von welcher Stelle dann die Strömung zum Auslaß führt.Although the control rods do not contain fuel, they absorb they do have neutrons, and some heat is generated in the process. It is therefore necessary to cool the control rods. The conventional method of cooling the control rods is to pass some of the flow upward through the Control rod guide tubes can flow and this portion of coolant then either enters the outlet chamber or a upper section of the reactor pressure vessel, from which point the flow then leads to the outlet.

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Die durch die Führungsrohre strömende Kühlmittelmenge fließt parallel zu der Strömung, die über die Brennstoffbaugruppen fließt und diese kühlt. Dieser der Kühlung der Steuerstäbe dienende Anteil muß deshalb genau begrenzt werden, um eine unerwünschte Verringerung des thermischen Wirkungsgrades des Cores zu vermeiden. Dieser Anteil muß die Führungsrohre strömen, wenn die Steuerstäbe herausgezogen sind, ebenso, als wenn sie eingeführt sind. Der Strömungspfad weist einen relativ niedrigen Druckabfall auf, wenn die Steuerstäbe gezogen sind, und damit ergibt sich eine entsprechende Zunahme des Durchsatzes. Um diese Veränderungen des Durchsatzes zu begrenzen, muß man DurchflußVerringerungen durch Löcher am Einlaß der Führungsrohre vorsehen. Dies kann aber nicht die Zunahme der Core-Bypass-Strömung ganz vermeiden, wenn die Steuerstäbe gezogen sind, hält jedoch das Ausmaß dieser Durchsatzänderung minimal. Die Anwendung solcher Löcher erfordert nicht nur die Kosten für dieren Einbau, sondern bringt auch die Gefahr mit sich, daß sich die Löcher zusetzen, was übrigens immer gilt, wenn irgendwelche Strömungsbegrenzungen in einem Kernreaktor vorgesehen werden.The amount of coolant flowing through the guide tubes flows parallel to the flow passing through the Fuel assemblies flows and cools them. This portion serving to cool the control rods must therefore be precise be limited in order to avoid an undesirable reduction in the thermal efficiency of the core. This proportion must flow through the guide tubes when the control rods are pulled out, as well as when they are introduced. The flow path has a relatively low pressure drop when the control rods are pulled are, and thus there is a corresponding increase in throughput. To these changes in throughput To limit, one must reduce flow through holes to be provided at the inlet of the guide tubes. However, this cannot entirely avoid the increase in core bypass flow, though the control rods are pulled, however, the extent of this holds Change in throughput minimal. The use of such holes requires not only the cost of installation, but also brings with it the risk that the holes clog, which, by the way, always applies if there are any flow restrictions be provided in a nuclear reactor.

Die Wahl der jeweiligen Bypass-Durchsatzmenge durch die Steuerstabführungsrohre erfordert eine kritische Anpassung des Durchsatzes, da der Durchsatz genügen muß, um die Stäbe in der voll eingeführten Position richtig zu kühlen, während jeglicher überschüssige Durchsatz überflüssigerweise das thermische Verhalten des Reaktorcores beeinträchtigt.The choice of the respective bypass flow rate through the control rod guide tube requires a critical adjustment of the throughput, since the throughput must be sufficient to to properly cool the rods in the fully inserted position while eliminating any excess throughput affects the thermal behavior of the reactor core.

Da die Strömung aufwärts längs der Steuerstäbe erfolgt, ergibt sich eine aufwärts gerichtete Kraft infolge der Reibung der Fluidströmung und infolge der Druckdifferenz zwischen dem unteren und oberen Abschnitt des Steuerstabes. Diese Kraft wirkt der Abwärtsbewegung entgegen, die bei derSince the flow is upwards along the control rods, there is an upward force as a result the friction of the fluid flow and due to the pressure difference between the lower and upper sections of the control rod. This force counteracts the downward movement that occurs in the

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Schnellabschaltung eines Reaktors erforderlich ist, womit die Abschaltzeit verlängert wird, und erhöht darüber hinaus die Kräfte, die erforderlich sind, um die Steuerstäbe nach unten zu bewegen,über das Maß hinaus, das erforderlich wäre, wenn die Strömung nicht vorhanden wäre.Rapid shutdown of a reactor is required, whereby the shutdown time is extended, and also increases the Forces required to move the control rods downward beyond what would be required if the current would not be there.

In der herkömmlichen Anordnung ist der Druck unterhalb des Cores höher als der Druck am Auslaß des Cores infolge der Reibungsverluste der hindurchfließenden Strömung. Dies führt zu einer erheblichen aufwärts gerichteten Kraft auf das Core in der Größenordnung von 3.000.000 Newton bei einem Druckabfall von 280 Kilopascal. Da der gesamte obere Abschnitt eines herkömmlichen Reaktordruckbehälters unter dem Auslaßdruck steht, kann dieser Kraft nur entgegengewirkt werden durch die Einbauten, welche die Kraft auf den Reaktordruckbehälter oder den Reaktorkopf übertragen.In the conventional arrangement, the pressure below the core is higher than the pressure at the outlet of the core as a result the friction losses of the flow flowing through it. This creates a significant upward force on the Core on the order of 3,000,000 Newtons with a pressure drop of 280 kilopascals. As the entire top section of a conventional reactor pressure vessel is under the outlet pressure, this force can only be counteracted through the internals, which transmit the force to the reactor pressure vessel or the reactor head.

In der herkömmlichen Ausführungsform steht der obere Abschnitt des Reaktordruckbehälters nicht nur unter dem Auslaßdruck, sondern auch unter der Auslaßtemperatür. Als Einbauten zum Trennen der beiden Volumina unter unterschiedlichem Druck und unterschiedlicher Temperatur ist als Einbau ein Corehaltemantel vorgesehen. Der Haltemantel wird im allgemeinen an der Oberseite des Reaktordruckbehälterkörpers unmittelbar an der verschraubten Verbindung zwischen dem Druckbehälter und dem Kopf aufgehangen. Der komplizierte Aufbau in diesem Bereich muß nicht nur die physikalischen Kräfte aufnehmen infolge des Innendruckes, wie er mittels der Verschraubung übertragen wird, sondern außerdem auch die thermischen Dilatationen tolerieren infolge der Temperaturdifferenz auf beiden Seiten des Corehaltemantels im Verbindungsbereich .In the conventional embodiment, the upper section of the reactor pressure vessel is not only under the outlet pressure, but also under the outlet temperature. As built-in components to separate the two volumes under different pressures and temperatures is an installation a core holding jacket is provided. The holding jacket is generally on the top of the reactor pressure vessel body suspended directly from the screwed connection between the pressure vessel and the head. The complicated one Construction in this area must not only absorb the physical forces as a result of the internal pressure, as it means the screw connection is transferred, but also tolerate the thermal dilatations due to the temperature difference on both sides of the core holding jacket in the connection area.

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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kernreaktor mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen zu schaffen, bei dem die Steuerstabkühlung weniger kritisch ist hinsichtlich der Durchsatzsteuerung und des Betriebsverhaltens im Falle der Schnellabschaltung. It is the object of the present invention to provide a nuclear reactor with the features described in the preamble of claim 1 to create the features mentioned, in which the control rod cooling is less critical with regard to the throughput control and the operating behavior in the event of an emergency shutdown.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Merkmale, deren Funktion später in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel erläutert wird. Zunächst sollen jedoch das der Erfindung zugrundeliegende Konzept und die daraus resultierenden Vorteile kurz erläutert werden.This object is achieved according to the invention by the features mentioned in the characterizing part of claim 1 solved. The subclaims define preferred and advantageous features, their function later in connection is explained with the embodiment. First of all, however, the concept on which the invention is based should be considered and the resulting advantages are briefly explained.

Bei einem Kernreaktor gemäß der Erfindung folgt der größere Anteil des Kühlwasserdurchsatzes dem herkömmlichen Strömungspfad. Er gelangt in den Druckkessel und nach unten zwischen dem Corehaltemantel und dem Druckbehälter, gelangt dann in das Core an dessen Bodenseite und strömt dann durch das Core nach oben. Ein geringerer Anteil der Strömung gelangt jedoch durch den Corehaltemantel hindurch zum oberen Abschnitt des Reaktordruckbehälters und schafft dabei einen Druckpegel in der Oberseite des Druckbehälters, der erheblich über dem Coreauslaßdruck liegt. Die Strömung von dieser Stelle gelangt nach unten durch die Führungsrohre, um die Steuerstäbe zu kühlen, und mischt sich mit dem Hauptanteil der Strömung nahe dem Boden des Cores. Dieser geringere Anteil des Durchsatzes trifft auf den Hauptanteil an dieser Stelle, so daß die gesamte Aufwärtsströmung durch das Core in Kontakt mit den Baugruppen erfolgt. In a nuclear reactor according to the invention, the greater proportion of the cooling water throughput follows the conventional one Flow path. It gets into the pressure vessel and down between the core holding jacket and the pressure vessel, then gets into the core on its bottom side and then flows through the core upwards. A smaller proportion of the However, flow passes through the core holding jacket to the upper portion of the reactor pressure vessel and creates thereby a pressure level in the top of the pressure vessel which is considerably above the core outlet pressure. The current from this point it passes down through the guide tubes to cool the control rods and mixes with it most of the flow near the bottom of the core. This lower proportion of throughput meets the Main part at this point, so that the entire upward flow through the core takes place in contact with the assemblies.

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Die Kraft, die erforderlich ist, um mittels Schnelleinwurf der Steuerstäbe eine Schnellabschaltung herbeizuführen, wird infolge dieser Konfiguration der Strömung verringert. Da die Strömung abwärts durch die Steuerstabführungsrohre erfolgt, unterstützen die Reibungskräfte das Einwerfen der Steuerstäbe. Da darüber hinaus der Druck an der Oberseite des Steuerstabes nahe dem Einlaßdruck liegt anstatt nahe dem Auslaßdruck, ergibt sich eine zusätzliche Druckdifferenz, die das Einwerfen der Steuerstäbe unterstützt. The force required to use quick throw To bring about a quick shutdown of the control rods, the flow is reduced as a result of this configuration. Since the flow is down through the control rod guide tubes, the frictional forces support this Throwing in the control rods. In addition, since the pressure at the top of the control rod is close to the inlet pressure instead of being close to the outlet pressure, there is an additional pressure differential which aids in throwing in the control rods.

Diese Anordnung vermeidet auch die Bypass-Strömung am Core vorbei oder hält diese zumindest minimal. Da der Strömungsanteil, der über die Steuerstäbe führt und diese kühlt, sich mit der Hauptströmung mischt, bevor die Strömung durch das Core erfolgt, wird keinerlei Strömung am Core vorbeigeleitet. Der einzige Bypass, der erfolgen könnte, beruht auf Lecks an irgendwelchen Abdichtstellen der Einbauten. Solche Lecks wären nur eine Funktion der geschickten Konstruktion der Abdichtungen, nicht aber eine Funktion irgendeiner Strömung, die für Kühlzwecke verlangt ist. Die Abdichtung durch normale Passungen zwischen den Brennstoffbaugruppen und deren Führungen ist hinreichend gut, um die Leckströmung auf einem Bruchteil dessen zu halten, was üblicherweise bei konventionellen Steuerstabkühlsystem akzeptiert wird.This arrangement also avoids the bypass flow past the core or at least keeps it to a minimum. Since the Part of the flow that passes over the control rods and cools them, mixes with the main flow before the flow occurs through the core, no current is bypassed by the core. The only bypass that could be done is based on leaks at any sealing points of the internals. Such leaks would only be a function of skillful construction the seals, but not a function of any flow required for cooling purposes. The waterproofing normal fits between the fuel assemblies and their guides is good enough for the Keep leakage flow at a fraction of what is commonly accepted in conventional control rod cooling systems will.

Da das Vorbeileiten von Kühlmittel, das über die Steuerstäbe strömt, vermieden ist, wird die Konstruktion weniger kritisch, bei der Anpassung der Strömungsmenge für die Kühlung der Steuerstäbe. Man kann einen erheblichen Quantitätsüberschuß tolerieren für die Kühlung der Steuerstäbe, da dies keinen nachteiligen Einfluß auf den Reaktorwirkungsgrad hat. Aus diesem Grunde sind auch keine strömungsbegrenzenden Löcher in den Steuerstabkanälen erforderlich, um den Durchsatz zu begrenzen.Since the bypassing of coolant that flows over the control rods is avoided, the construction less critical when adjusting the flow rate for cooling the control rods. You can get a substantial one Tolerate excess quantities for cooling the control rods, since this has no adverse effect on the reactor efficiency Has. For this reason, no flow-restricting holes are required in the control rod channels, to limit throughput.

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Mit dem erfindungsgemäßen Konzept ergibt sich auch ein unter Druck stehendes Volumen im oberen Abschnitt des Reaktordruckbehälters. Ss handelt sich dabei etwa um den Einlaßdruck zum Druckbehälter im Gegensatz zum Auslaßdruck in den bisher üblichen Konstruktionen. Das Vorhandensein dieses Druckes führt zu einer erheblichen abwärts gerichteten Kraft auf die Abdichtplatte, welche diesen unter Druck stehenden Dom vom Auslaßplenum trennt. Da die Abdichtplatte mit anderen Einbauten verbunden werden kann, etwa mit dem Corehaltemantel, verringert sie die zusätzliche Kraft, die erforderlich ist, um den Corehaltemantel abwärts vorzuspannen, oder vermeidet diese ganz. Darüber hinaus ist diese Coreniederhaltekraft eine Funktion der jeweiligen Reaktorkühlmittelströmung. Demgemäß werden Unsicherheiten in der Kühlmittelströmung in Konstruktion oder Betrieb automatisch kompensiert durch eine entsprechende Änderung der Niederhaltekraft. The inventive concept also results a volume under pressure in the upper portion of the reactor pressure vessel. Ss is about the Inlet pressure to the pressure vessel as opposed to the outlet pressure in conventional designs. The presence this pressure results in a significant downward force on the sealing plate, which puts it under pressure separates the standing cathedral from the outlet plenum. Since the sealing plate can be connected to other built-in components, such as the Core sheath, it reduces the additional force required to bias the core sheath downwards, or avoid them altogether. In addition, this core hold-down force is a function of the respective reactor coolant flow. Accordingly, uncertainties in coolant flow in design or operation become automatic compensated by a corresponding change in the hold-down force.

Da die Einlaßtemperatur nicht nur in dem Ringraum zwischen dem Corehaltemantel und dem Reaktordruckbehälter vorliegt, sondern auch im Dom, wird die Temperaturdifferenz an dem Reaktordruckbehälterverschluß verringert. Dies verringert auch die thermischen Materialbeanspruchungen in den Verschraubungen während des Dauerbetriebes und hält sie bei An- und Abfahrbetrieb minimal.Because the inlet temperature is not only in the annular space between the core holding jacket and the reactor pressure vessel is present, but also in the dome, the temperature difference is reduced at the reactor pressure vessel closure. This also reduces the thermal stresses in the material Screw connections during continuous operation and keeps them to a minimum during start-up and shutdown.

Es folgt die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels .A description of a preferred embodiment follows .

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt zur DarstellungFig. 1 is a vertical section for illustration

der allgemeinen Anordnung eines Kernreaktors unter Andeutung des Grundaufbaus und der Strömungspfade, undthe general arrangement of a nuclear reactor, indicating the basic structure and the Flow paths, and

Fig. 2 ist eine perspektivische Teildarstellung einer Einzelheit im Bereich des Auslaßplenums. Fig. 2 is a partial perspective view of a detail in the area of the outlet plenum.

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Ein Reaktordruckbehälter 2 und ein Reaktordruckbehälterkopf 4 sind an einem Flansch 6 miteinander verschraubt. Der Reaktordruckbehälter weist eine Einlaßöffnung 8 und eine Auslaßöffnung 10 für die Kühlwasserströmung auf.A reactor pressure vessel 2 and a reactor pressure vessel head 4 are screwed to one another on a flange 6. The reactor pressure vessel has an inlet opening 8 and an outlet opening 10 for the flow of cooling water on.

Ein Core 12,bestehend aus einer Mehrzahl von Brennstoff baugruppen 14, die jeweils aus einer Mehrzahl langgestreckter Brennstoffstäbe bestehen, ist auf der Corehaltebaugruppe 16 abgestützt, die ihrerseits abgestaut ζ t wird von dem Corehaltemantel 18. Dieser Corehaltemantel hängt an einem Flansch 20 von dem Reaktorbehälter 2 an einer Stelle nahe dem Flansch 6.A core 12 composed of a plurality of fuel Assemblies 14, each consisting of a plurality of elongated fuel rods, is on the core support assembly 16 supported, which in turn ζ t accumulated is from the core holding jacket 18. This core holding jacket is attached to a flange 20 from the reactor vessel 2 a point near the flange 6.

Unmittelbar über dem Core 12 befindet sich eine Brennstoffbaugruppenausfluchtplatte 22, die dazu dient, die oberen Enden der Brennstaffbaugruppen zu halten und deren Ausfluchtung zu sichern. Ein Dichtplatteneinbau befindet sich über der Ausfluchtungsplatte und begrenzt damit das Auslaßplenum 26.Immediately above the core 12 is a fuel assembly alignment plate 22 which is used to hold the upper ends of the fuel assemblies and secure them in alignment. A sealing plate installation is located above the alignment plate and thereby delimits the outlet plenum 26.

Nachdem das Kühlwasser durch die Einlaßöffnung 8 eingetreten ist, strömt eine erste Teilmenge, die die Hauptmasse des Druchsatzes umfaßt, nach unten durch den Ringraum 28 zwischen dem Druckbehälter und dem Corehaltemantel. Diese Strömung gelangt nach unten durch die Strömungsschürze 30 in ein Einlaßplenum 32 unter dem Core 12. Das Kühlmittel strömt dann nach oben durch das Core und durch öffnungen in der Ausfluchtungsplatte 22 in die Auslaßplenumkammer 26. Von hier gelangt die Strömung durch die AväLaßöffnung 10 zu einem (nicht dargestellten) Dampferzeuger.After the cooling water has entered through the inlet opening 8, a first partial amount flows, which is the main mass of the flow rate, down through the annular space 28 between the pressure vessel and the core holding jacket. This flow passes down through the flow skirt 30 into an inlet plenum 32 below the core 12. Das Coolant then flows upward through the core and through openings in the alignment plate 22 into the outlet plenum 26. From here the flow passes through the AväLaß opening 10 to a steam generator (not shown).

Jede der Brennstoffbaugruppen 14 enthält innerhalb seines Aufbaus vier Steuerstabführungsrohre 40, die sich durch die gesamte Vertikallänge der BrennstoffbaugruppeEach of the fuel assemblies 14 includes four control rod guide tubes 40 within its structure that extend through the entire vertical length of the fuel assembly

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erstrecken. Diese Führungsrohre erstrecken sich nach oben über die obere Brennstoffbaugruppenendplatte 42 hinaus. Diese Fortsätze werden umschlossen von Niederhaltefedern 44, die auf das obere Brennstoffbaugruppenendfitting 46 drücken. Diese Endfittings ihrerseits stützen sich auf die Brennstoffbaugruppenausflüftungsplatte 22, womit die Brennstoffbaugruppen 14 niedergehalten werden durch die Druckwirkung der Federn.extend. These guide tubes extend upwardly beyond the fuel assembly upper end plate 42. These extensions are enclosed by hold-down springs 44 which are attached to the upper fuel assembly end fitting 46 to press. These end fittings, in turn, rely on the fuel assembly vent plate 22, which the Fuel assemblies 14 are held down by the Pressure effect of the springs.

Fingerförmige Steuerstäbe 48 sind vertikalbeweglich innerhalb der Führungsrohre 40 der Brennstoffbaugruppen. Jeder dieser Stäbe erstreckt sich individuell bis zu einer Höhe oberhalb der Abdichtplatte 24, an welcher Stelle sie zu Untergruppen zusammengefaßt sein können zur Verbindung mit dem Steuerstabfortsatz 50.Finger-shaped control rods 48 are vertically movable within the guide tubes 40 of the fuel assemblies. Each of these rods individually extend to a height above the sealing plate 24 at which point they are Can be combined into subgroups for connection to the control rod extension 50.

Zusätzlich zu den Strömungslöchern 52 weist die Ausfluchtungsplatte 22 auch Öffnungen 54 auf, durch die sich die Steuerstäbe erstrecken. Die Fortsätze der Führungsrohre 40 ragen in diese Öffnungen mit einem spanabhebend bearbeiteten dichten Sitz. Diese Stoßstelle sollte so bemessen werden, daß sie Horizontalkräfte aufnehmen kann, damit die Brennstoffbaugruppen ausgefluchtet werden können, und sie muß Vertiakalbewegungen ermöglichen zum Ausgleich von Expansionen verschiedener Brennstoffbaugruppen. Da ein Lecken an diesen Stoßstellen am Core vorbeigeleitet wird, ist im Sinne der Erfindung ein Lecken an dieser Stelle minimal zu halten. Konventionelle Passungen für die Ausfluchtung genügen jedoch, um das Bypass-Lecken hinreichend unter den bei bisher üblichen Konstruktionen aufgetretenen Werten zu halten.In addition to the flow holes 52, the alignment plate 22 also have openings 54 through which the control rods extend. The extensions of the guide tubes 40 protrude into these openings with a cutting tool machined tight fit. This joint should be dimensioned so that it can absorb horizontal forces so the fuel assemblies can be aligned, and it must allow vertical movement to accommodate expansion of various fuel assemblies. There leakage is diverted past these abutment points on the core, within the meaning of the invention, is leakage from this Keep position minimal. However, conventional fits for alignment are sufficient to bypass leakage below the values that have occurred in conventional designs.

Steuerstababschirmrohre 56 erstrecken sich durch das Auslaßplenum 26 und können verschweißt sein mit der Ausfluchtungsplatte 22 und dem Abdichtplatteneinbau 24.Control rod shield tubes 56 extend through Outlet plenum 26 and may be welded to alignment plate 22 and sealing plate fitting 24.

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Diese Abschirmrohre umschließen und schützen die Steuerstäbe gegen die Wirkungen der Querströmung durch das Plenum 26.These shielding tubes enclose and protect the control rods against the effects of the cross flow through the Plenary 26.

Oberhalb des Abdichtplatteneinbaus 24 erstreckt sich die Steuerbaubgruppenabschirmung 58. Diese umschließt eine Gruppe von Steuerstäben, die miteinander und mit einem einzigen Steuerstabfortsatz verbunden sind. Diese Abschirmung schützt die Steuerstäbe gegen örtliche Querströmungseffekte.The control assembly group shield 58 extends above the sealing plate installation 24. This encloses a Group of control rods connected to each other and to a single one Control rod extension are connected. This shield protects the control rods against local cross-flow effects.

Da der Abdichtplatteneinbau -24 nicht nur als Abdichtplatte benutzt wird, sondern auch als ein Teil des Aufbaus für die obere Führungsbaugruppe, wird er von einer Trommel 60 getragen, so daß sich ein stabilerer Aufbau ergibt. Darüber hinaus gestattet dies den gesamten Einbau einschließlich der Brennstoffbaugruppenausflüftungsplatte 22 zu entfernen, wenn zur Durchführung des Brennstoffaustausche die Brennstoffbaugruppen freizulegen sind. Diese Trommel 60 wird getragen von Flanschen 62, die auf Flanschen 20 des Corehaltemantels ruhen. Die obere Führungseinbausupportplatte 64 ist offen, um ein Durchströmen zu ermöglichen.Since the sealing plate installation -24 is not only used as a sealing plate used, but also as part of the structure for the upper guide assembly, it is supported by a drum 60 worn, so that there is a more stable structure. In addition, this allows the entire installation including remove the fuel assembly vent plate 22, if to carry out the fuel exchange the Fuel assemblies are to be exposed. This drum 60 is carried by flanges 62 on flanges 20 of the core holding jacket rest. The upper guide mounting support plate 64 is open to permit flow therethrough.

Eine Strömungsöffnung 70 ist in dem Corehaltemantel vorgesehen und auch in der oberen Führungsbaugruppentrommel 60, so daß ein zweiter kleinerer Anteil des Durchsatzes, der in den Reaktordruckbehälter eingeführt wird, in die unter Druck stehende Kammer 72 gelangt. Die Steuerbaugruppenabschirmungen 58 sind am oberen Ende offen und können öffnungen an verschiedenen Stellen ihrer Längserstreckung aufweisen, so daß der kleinere Anteil des Durchsatzes nach unten innerhalb dieser Abschirmungen fließt. Die Strömung erfolgt dann abwärts durch das Steuerelementabschirmrohr 56 in die Brennstoffbaugruppensteuerstabführungsrohre 40. Dieser zweite kleinere Anteil des Durchsatzes gelangt dann durch die Länge der BrennstoffbaugruppenA flow opening 70 is provided in the core support shell and also in the upper guide assembly drum 60, so that a second smaller proportion of the throughput that is introduced into the reactor pressure vessel, enters the pressurized chamber 72. The control assembly shields 58 are open at the upper end and can have openings at various points along their length have so that the minor portion of the throughput flows down within these shields. The flow is then down through the control shield tube 56 into the fuel assembly control rod guide tubes 40. This second smaller portion of the throughput then passes through the length of the fuel assemblies

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innerhalb des Führungsrohres zu einer Stelle nahe dem Boden des Cores 12, wo die Strömung auswärts erfolgt und auf den ersten Hauptanteil des Durchsatzes trifft. Diese beiden Strömungen mischen sich dann,und die Gesamtmenge strömt nach oben durch das Core 12 zur Auslaßkammer 26.inside the guide tube to a point near the bottom of the core 12 where the flow is outward and onto the first major portion of the throughput hits. These two currents then mix and the total amount flows in afterwards up through the core 12 to the outlet chamber 26.

Man kann erkennen, daß zwei parallele Strömungspfade zwischen dem Einlaß 8 und dem Boden des Cores 12 vorliegen. Der Druckabfall wird im wesentlichen bewirkt durch den größeren ersten Anteil der Strömung, der nach unten durch den Ringraum 28 fließt. Der verbleibende Anteil der Strömung fließt durch den anderen Pfad und unterliegt demselben Druckabfall, wobei die Strömung etabliert wird durch die Geometrie des Strömungspfades. Es ist bevorzugt, daß der Anteil dieses Strömungspfades vom Einlaß 8 zur unter Druck stehenden Kammer 72 einen geringen Widerstand vorfindet, und demgemäß dort ein relativ niedriger Druckabfall eintritt. Der Anteil des Strömungspfades durch die Baugruppenabschirmung und dann durch die Führungsrohre 40 sollte den größeren Anteil des zur Verfügung stehenden Druckabfalls ausmachen. Dies hat die Tendenz, den Druck in der unter Druck stehenden Plenumkammer 72 auf einem relativ hohen Druckpegel zu halten. Dies führt auch zu einer verbesserten Verteilung zwischen den verschiedenen Steuerstabführungsrohren.It can be seen that there are two parallel flow paths between the inlet 8 and the bottom of the core 12. The pressure drop is essentially caused by the larger first part of the flow, which is down through the annular space 28 flows. The remaining portion of the flow flows through the other path and is subject to the same Pressure drop, the flow being established by the geometry of the flow path. It is preferred that the Portion of this flow path from inlet 8 to pressurized chamber 72 finds a low resistance, and accordingly there occurs a relatively low pressure drop. The fraction of the flow path through the assembly shield and then through the guide tubes 40 should make up the greater portion of the available pressure drop. This tends to keep the pressure in the pressurized plenum 72 at a relatively high pressure level. This also leads to an improved distribution between the various control rod guide tubes.

Die Strömung durch die Führungsrohre sollte hinreichend sein, um alle Wärme abzuführen, die innerhalb der Steuerstäbe entsteht. Da kein Anteil der Strömung parallel am Core vorbeifließt, oder eine Bypass-Strömung bildet, kann diese Strömung bequem ziemlich hoch gewählt werden, womit sich erhöhte Auslegungstoleranzen ergeben.The flow through the guide tubes should be sufficient to remove any heat that is within the control rods arises. Since no part of the flow flows in parallel past the core or forms a bypass flow, this flow can can be conveniently chosen quite high, which results in increased design tolerances.

Da die Strömung abwärts längs der Steuerstäbe erfolgt, hat der Zug an diesen die Tendenz, die ReaktornotabschaltungSince the flow is downwards along the control rods, the pull on them has the tendency to trigger the reactor emergency shutdown

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zu unterstützen. Während darüber hinaus das untere Ende
des Steuerstabes unter dem Coreeinlaßdruck steht, unterliegt das obere Ende dem höheren Druck in der unter Druck stehenden Kammer 72, womit ferner eine Druckdifferenz aufgebaut wird mit der Tendenz, die Steuerstäbe nach unten zu fördern. Beide diese Chaakteristiken führen dazu, daß die Schnellabschalt- oder Einwurfzeit verringert wird und die erforderlichen Antriebskräfte vermindert werden.to support. While, in addition, the lower end
of the control rod is under the core inlet pressure, the upper end is subject to the higher pressure in the pressurized chamber 72, which further builds up a pressure differential tending to convey the control rods downward. Both of these characteristics lead to the fact that the quick shutdown or throw-in time is reduced and the required driving forces are reduced.

Der relativ hohe Druck in der unter Druck stehenden
Kammer 72, der ziemlich nahe am Einlaßdruck zum Reaktor
liegt, übt eine Kraft auf die Oberseite des Dichtplatteneinbaus 24 aus. Die abgewandte Seite dieser Platte unterliegt im Auslaßdruck in Plenumkammer 26. Wenn die Platten 24 und 22 zusammen mit den Steuerstababschirmrohren 56
als ein einheitlicher Einbau betrachtet werden, wäre die
entgegengerichtete Kraft entsprechend dem Druck unmittelbar unterhalb der Brennstoffbaugruppenausfluchtungsplatte 22. Dieser Druck liegt nur geringfügig über dem Druck im
Auslaßplenum 26. Die Druckdifferenz über jeweils einem
dieser Einbauten ist etwa gleich dem Druckabfall durch
den Reaktordruckbehälter und wäre in der Größenordnung
von 280 Kilopascal zu erwarten. Wenn die Platten einen
Durchmesser in der Größenordnung von 3,7 m aufweisen, ergibt sich damit eine abwärts gerichtete Kraft in der
Größenordnung von 3.000.000 Newton. Der Corehaltemantel
und die obere Führungsbeinbautrommel bei konventionellen
Konstruktionen erfordern erheblichen Aufwand, um den aufwärts gerichteten Kräften zu widerstehen, die im Core erzeugt werden, und auch auf die anderen Reaktorelemente
übertragen werden und zurückzuführen sind auf die aufwärts gerichtete Strömung. Diese abwärts gerichtete Kraft infolge der Druckdifferenz wirkt der aufwärts gerichteten Kraft entgegen, womit erheblich die Menge an Material verringert wird, die erforderlich ist, um die im Reaktor befindlichen Komponenten nach unten gegen den Reaktordruck-The relatively high pressure in the pressurized
Chamber 72, which is fairly close to the inlet pressure to the reactor
is, exerts a force on the top of the sealing plate assembly 24. The opposite side of this plate is subject to the outlet pressure in plenum chamber 26. When the plates 24 and 22 together with the control rod shield tubes 56
be viewed as a uniform installation would be the
opposing force corresponding to the pressure immediately below the fuel assembly alignment plate 22. This pressure is only slightly above the pressure in the
Outlet plenum 26. The pressure difference across each one
these internals is roughly equal to the pressure drop through
the reactor pressure vessel and would be of the order of magnitude
of 280 kilopascals to be expected. When the plates have a
Have a diameter of the order of 3.7 m, this results in a downward force in the
On the order of 3,000,000 Newtons. The core holding jacket
and the upper guide leg building drum in conventional ones
Structures require considerable effort to withstand the upward forces generated in the core and also on the other reactor elements
are transmitted and are due to the upward flow. This downward force as a result of the pressure difference counteracts the upward force, which significantly reduces the amount of material required to move the components in the reactor downward against the reactor pressure.

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behälter selbst abzustützen. Die Kräfte mit der Tendenz, die Komponenten anzuheben, sind eine Funktion der Strömung durch den Reaktor. Es ist festzuhalten, daß die Niederhaltekraft, erzeugt durch die Druckdifferenz, natürlich eine Funktion dieser Druckdifferenz ist, die ihrerseits eine Funktion der Strömung durch den Reaktordruckbehälter darstellt. Demgemäß ändert sich die Kraft, die der Aufwärtsbewegung entgegengerichtet ist, entsprechend demselben Parameter, mit dem die aufwärts gerichteten Kräfte ansteigen, und es ergibt sich damit eine Tendenz zum Selbstkompensieren bei änderung des Durchsatzes durch den Reaktor und bei Änderungen durch Ablagerungen, die im allgemeinen im gesamten Strömungspfad auftreten können.support the container itself. The forces that tend to lift the components are a function of the flow through the reactor. It should be noted that the hold-down force, generated by the pressure difference, is of course a Is a function of this pressure difference, which in turn is a function of the flow through the reactor pressure vessel. Accordingly, the force opposing the upward movement changes accordingly Parameter with which the upwardly directed forces increase, and there is thus a tendency to self-compensate in the event of a change in the throughput through the reactor and in the event of changes due to deposits, generally in the whole Flow path can occur.

Der Druck am Einlaß 8 und in der Plenumkammer 72 sind nicht nur in etwa gleich, sondern auch die Temperatur des Fluides ist an beiden Stellen gleich. Daraus folgt, daß im Normalbetrieb keine große Temperaturdifferenz an den Flanschen 20, 62 und 6 vorliegt infolge unterschiedlicher Fluidtemperatüren. Dies verringert die thermischen Belastungen in diesem Bereich, wo die durch Druck hervorgerufenen Belastungen bereits hoch sind infolge der komplizierten Natur einer verschraubten Verbindung.The pressure at the inlet 8 and in the plenum chamber 72 are not only approximately the same, but also the temperature of the Fluid is the same in both places. It follows that in normal operation there is no large temperature difference at the Flanges 20, 62 and 6 exist due to different fluid temperatures. This reduces the thermal loads in this area, where the stresses caused by pressure are already high due to the complicated Nature of a bolted connection.

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L e e rs e i tRead on

Claims

1)! • -ΐ.σr.-argekühlter nuclear reactor with a core through which upward cooling water flows, in dsm guide tubes for in; ^! .know vortikalbavregliche 3teusrst2.b? arranged aind, characterized in that the cooling water 3trcin lead a first, at the lower end of the core (12) and flow through it upwards and an Ev: eit-sn _f at the upper end of the guide tubes (40J sugo-ien and flow through this downward part is divided.

2) Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that the guide tubes (40) at the bottom opening ©: * ruf 'celebrate vrA the two parts after passing through these openings n-isaouTicn .tuit the first part through the core upwards isirämt

3) Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized. daS ir; Distance above the core a sealing plate installation (24) is provided, an outlet plenum body (2 <5) limited by the core through which the Stretch the guide tubes (56).

4) Nuclear reactor according to claim 3 with a reactor pressure vessel and a pressure & container head connected to this and with a core holding jacket that encloses the core and an inlet plenura is defined under diosc-a, the core holding jacket is also supported within the pressure vessel with the formation of an annular ring between the two, the nit dea

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INSPECTED

^r Mnlaßp2.s.tiu.Ti is corrupted, thereby gskcnna2lehnet _f ßo.3 the F.ingrciun (2S) and the rinlaßplenuia (32) are flowed through by the first on to 11 / cla3 dar DruckbeJ .'... l- c3r ': zp £ (4) a pressurized volume (72) is bounded between itself and the sealing plate (24), and that a tight (70) through the core jacket (13) close to it = ": -: ; ia the end is foreseen, whereby it is grayed in and the untiir pressure, "tvihcr: .- ds Volunan in FluicJ: onununication is under training" .pfa-l-33 for the second part.

5) nuclear reactor according to claim 4, characterized in that da2 the sealing plate installation (24) is supported by the Corehalter.antel (13) is.

* ·) Nuclear reactor according to claim 4, characterized in that ·, dr .. '" cie guide tube '?. (40, 56) extends vertically through the outlet plenumkaiuiuer (26) down to Vol.ivr.en, which is under pressure (72) stretch.

7) Nuclear reactor according to claim A, characterized in that dc.3 • 'ar second cooling water portion along a flow path struc between a Xühlwassereinlaß (8) \ · ^ ά deai under pressure Volur.sn / 72) a low StrÖs.ungcvxiderst ".. r.ä 5. '.: * Indicates relative to the flow resistance between di-assm I'""- η and the roughness under the core.

G) KernreaJitor according to claim Ί, characterized in that the sealing plate installation (24) is suspended from the pressure vessel (2).

9) Nuclear reactor according to claim 8, characterized in that the sealing plate installation is suspended from the core holding frame and via clis.-en on the pressure vessel.

BATH

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