DE2914040A1

DE2914040A1 - Waermeisolierende vorrichtung an flaechen in einem kernreaktor

Info

Publication number: DE2914040A1
Application number: DE19792914040
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: 1978-04-07
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1979-10-18
Also published as: NL7902490A; US4284474A; DE2914040C2; ES479387A1; BE875291A; IT7921578A0; JPS54137592A; FR2422228B1; IT1111573B; GB2018401B; GB2018401A; JPS6333114B2; FR2422228A1

Description

COMMISSARIAT A L*ENERGIE ATOMIQUE 750I5 Paris, Frankreich

Wärmeisolierende Vorrichtung an Flächen in einem Kernreaktor

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft auch eine Verbesserung an wärmeisolierenden Vorrichtungen, die zum Schutz gewisser Innenflächen in einem Kernreaktor verwendet werden, insbesondere der Unterseite der den Reaktorbehälter eines schnellen Reaktors verschliessenden Betonplatte, wobei der Reaktorbehälter im allgemeinen zylindrisch ist, eine senkrechte Achse sowie einen kugelförmigen Boden hat, mit seinem Oberteil unter der Betonplatte eingebaut ist und ein bestimmtes Volumen eines Flüssigmetalls, im allgemeinen Natrium, enthält, das durch eine - kontinuierliche Zirkulation im Reaktorbehälter die Kühlung des unter das Niveau des Flüssigmetalls eingetauchten Reaktorkerns bewirkt.

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Bei einer Anordnung dieser Art befindet sich das freie Niveau des Flüssigmetalls im Eeaktorbehälter in einem gegebenen Abstand von der Unterseite der Betonplatte und bespült die Mantelfläche des Reaktorbehälters nur bis zur entsprechenden Höhe, wobei der unter der Betonplatte freigelassene Raum mit einem Inertgas, im allgemeinen Argon, gefüllt ist. Im Verlauf des Reaktorbetriebs befindet sich das unter der Betonplatte befindliche Gaskissen in Berührung mit aus dem Reaktorkern austretenden heissen Natrium und nimmt insbesondere Natriumdämpfe und -nebel auf, vor denen es die Mantelfläche des Reaktorbehälters und die Metallplatte schützen soll, die für gewöhnlich die Unterseite der Betonplatte verkleidet, um insbesondere den einfallenden Wärme strom zu begrenzen und Wärmestösse am Reaktorbehälter und am die Betonplatte bildenden Beton zu vermeiden. Wenn die Dicke der gashaltigen Bedeckung einen gewissen Temperaturabfall aufweist, hat das Inertgas in Nähe der Betonplatte eine mit dem mechanischen Verhalten der Betonplatte unverträgliche Temperatur.

Zur Herstellung eines derartigen Schutzes gibt es bereits verschiedene wärmeisolierende Vorrichtungen, die zur Isolierung gegen Natriumnebel an Flächen angebracht werden können. Insbesondere in der PR-PS 2 235 329 der Inhaberin ist die Bildung einer wärmeisolierenden Vorrichtung mittels einer Anordnung von Tafeln in Betracht gezogen, die jeweils durch einen Stapel von metallischen Geweben oder Gittern gebildet werden, wobei die Gesamtanordnung dieser Tafeln in eine halbdichte Umhüllung eingebaut ist, die zum Aufhalten der Natriumnebel bestimmt ist. Diese Tafeln liegen an den zu schützenden Flächen an und werden an diesen durch durchquerende Stehbolzen befestigt, die mit der Fläche verbunden sind und an ihrem gegenüberliegenden Ende mit Muttern zusammenarbeiten, die die Tafeln, auf die entsprechende Fläche drücken, und zwar unter Zwischenschaltung eines dickeren Stützblecks, das an der gegenüberlxegenden Seite der Tafeln anliegt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer wärmeisoliertn-

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den Vorrichtung der eingangs angegebenen Art, die eine bessere Betriebssicherheit bietet, insbesondere hinsichtlich des Halts der Tafeln an den zu schützenden Flächen im Fall eines zufälligen Bruchs eines oder mehrerer Befestigungsstehbolzen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Gegenstand des Anspruchs Λ.

Durch diese Anordnung fällt im Fall eines Bruchs des rohrförmigen Elements die durch die Platte und ihr Stützblech gebildete Anordnung auf die Unterlegscheibe, die durch die am Kopf des axialen Stehbolzens befestigte zweite Mutter festgelegt ist.

Zur Verbindung der ersten Mutter mit der Sczutzkappe weist diese in ihrer Mantelfläche Vorsprünge auf, die jeweils in eine Ausnehmung in der ersten Kutter eingesetzt sind zur Herstellung des Halts der Schutzkappe durch diese Vorsprünge im Fall des Bruchs der Schweissnaht der Schutzkappe.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die sich insbesondere für an der Unterseite der Betonplatte anliegende Tafeln eigent, zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Mutter das Stützblech über eine Hülse auf die entsprechende Tafel drückt, und dass die Hülse koaxial zum rohrförmigen Element ist und eine Schulter aufweist zum Halten wenigstens eines Prallblechs, das parallel zum Stützblech ist und zusammen mit diesem festgelegt ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines schnellen Reaktors mit einer wärmeisolierenden Vorrichtung, die im Bereich des Inertgaskissens an der oberen Mantelfläche des Reaktorbehälters und unter der Verschlussplatte anliegt;

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Fig. 2 eine vergrösserte Detailansieht der praktischen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Ein in Fig. 1 gezeigter schneller Reaktor weist in an sich bekannter Weise einen innerhalb eines Reaktorbehälters 2 angeordneten Reaktorkern 1 auf. Der Reaktorbehälter 2 ist mit einem zylindrischen Mantel 3 mit senkrechter Achse und einem im wesentlichen kugelförmigen Boden 4- versehen. Der Reaktorbehälter 2 ist mit seinem oberen offenen Ende 5 in einen dicken Deckel 6 aus Beton eingebaut, der den Reaktorbehälter schliesst und eine seitliche Auflage 7 aufweist, die sich an einem Rand 8 in einem ebenfalls aus Beton bestehenden Schutzbehälter 9 abstützt, der den Reaktor umgibt und dessen äussere Umhüllung begrenzt.

Der Reaktorkern ist in ein geeignetes Volumen 10 eines der Kühlung dienenden Flüssigmetalls, für gewöhnlich Natrium, eingetaucht, dessen Niveau 11 innerhalb des Reaktorbehälters 2 sich in einem gegebenen Abstand von der Unterseite der Platte 6 befindet. Der somit freigelassene Raum 12 ist mit einem Inertgas, für gewöhnlich Argon, gefüllt. Der das Natrium 10 enthaltende Reaktorbehälter 2 ist aussen durch einen hierzu koaxialen zweiten Behälter 13 verdoppelt, der als Sicherheitsbehälter dient. Die durch die Behälter 2 und 13 gebildete Anordnung ist in einem innerhalb des Schutzbehälters 9 vorgesehenen Hohlraum 14 eingebaut.

Die obere Platte 6 enthält in ebenfalls üblicher Weise ein aus sich drehenden Verschiusstücken bestehende System 15» das einer ,schematisch dargestellten Eingriffseinrichtung 16 gestattet, in den Reaktorbehälter 2 einzudringen und sich bis in unmittelbare Nähe über dem Reaktorkern 1 zu erstrecken, um in diesem im Betrieb verschiedene Handhabungen und Kontrollen auszuführen. Beiderseits des Systems 15 sind in der Platte 6 weitere Öffnungen ausgebildet, die den Durchtritt von Bestandteilen, wie von Pumpen 17 und Tauschern 18 ermöglicht, die das aus dem Reaktorkern in den Bereich 20 austretende Natrium aufnehmen sollen. Dieser Bereich 20 wird durch

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einen in den Reaktorbehälter 2 eingebauten Innenbehälter 19 gebildet. Das Natrium durchquert zunächst die Tauscher 18, wo es seine Wärme abgibt, und wird gekühlt und im Bereich wiedergewonnen von Pumpen 17 aufgenommen durch Leitungen 22 mit grossem Querschnitt zurückgeschickt. Die Leitungen 22 befinden sich unter einem im Reaktorbehälter 2 angeordneten und den Reaktorkern 1 tragenden Träger 23.

Die Unterseite der Platte 6 und der unter seinem Einsetzbereich gelegene obere Teil des Mantels 3 sind durch wärmeisolierende Tafeln 24 bzw. 25 geschützt, deren Befestigung an den angegebenen Flächen gemäss der Erfindung erfolgt.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die praktische Ausführungsform der warmeisolxerenden Tafeln 24 und 25» von denen die ersteren an einer die Unterseite der Platte 6 verkleidenden Metallplatte 26 anliegen, während die letzteren am zylindrischen Mantel 3 des Reaktorbehälters 2 anliegen. Die Oberseite der Metallplatte 26 ist mit Rohren 26' versehen, in denen ein Kühlfluid zirkuliert. Die Rohre 26· sind vorzugsweise mit einer Unterlage versehen, die unmittelbar an die Metallplatte 26 gesphweisst oder daran befestigt ist. Die Tafeln sind vorzugsweise in bekannter Weise durch aneinanderliegende Elemente gebildet, von denen jedes aus übereinanderliegenden und durch Zwischenbleche 28 getrennte Metallgewebe oder -gitter 27 gebildet ist. Der auf diese Weise gebildete Stapel liegt an der zu schützenden Fläche an. Die Anordnung der aneinanderliegenden Tafeln ist an ihrem Umfang durch eine Umhüllung umschlossen. Im Fall der Platte 6 liegen die Tafeln 24 an der Metallplatte 26 an, wobei die gegenüberliegende Seite der Tafeln 24 von einem Stützblech 31 bedeckt ist. Die Tafeln 25 liegen am Mantel 3 &b, wobei das Stützblech 31 vorzugsweise durch ein seitliches Winkelstück 32 an der Basis der Tafeln verlängert ißt, das die Halterung der Tafeln in senkrechter Stellung ermöglicht.

Erfindungsgemäss erfolgt die Halterung der wärmeisolierenden Tafeln 24 und 25 an den zu schützenden Flächen durch ein

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zusammengesetztes Halteorgan 33» dessen Einzelheiten im folgenden beschrieben werden.

Jedes Halteorgan besteht erfindungsgemäss aus einem rohrförmigen Element 34· und einem axialen Stehbolzen 35 innerhalb des rohrförmigen Elements. Dieses Element ist mit einem Ende 34a an der zu schützenden Fläche befestigt und hat an seinem gegenüberliegenden Ende 34b einen Gewindeteil, auf den eine erste Mutter 36 geschraubt ist. Diese Mutter liegt entweder an einer zum Element 3^· koaxialen ringförmigen Hülse 37 oder unmittelbar am Stützblech 31 an, das im ersteren Fall die Hülse berührt. Die Hülse 37 hat vorzugsweise eine Querschulter 38 für die parallel zum Stützblech 31 erfolgende Halterung eines Prallblechs 39, das den Wärmeschutz der Hülse verbessert. In beiden Fällen hält die Schraube 36 die an der Fläche festgelegte Tafel im normalen Betrieb. Zur Begrenzung des Eindringens von Natriumnebel in den Durchtritt der Tafel durch das rohrförmige Element 34- hindurch, ist diese vorzugsweise von einer Öse 29 umgeben.

Überdies gewährleistet das rohrförmige Element 34· im normalen Betrieb die Zusammendrückung der wärmeisolierenden Tafeln auf der Metallplatte 26 zur Verbesserung der Wärmeisolation. Diese maximale Zusammendrückung (an der Stelle der Halteorgane 33) liegt beispielsweise in der Grössenordnung von 70 Millibar, während die mittlere Zusammendrückung in der Grössenordnung von 35 Millibar liegt. Im Vergleich hierzu liegt der durch das Gewicht der Tafeln bedingte Druck lediglich in der Grössenordnung von 1,2 Millibar.

Der axiale Stehbolzen 35 ist ebenfalls mit seinem Ende 35a an der zu schützenden Fläche befestigt und hat an seinem gegenüberliegenden Ende einen Kopf 35b für eine zweite Mutter 40, die auf diesen Kopf geschraubt ist und eine Unterlegscheibe 41 trägt, die sich parallel zum Stützblech 31 erstreckt. Die zweite Mutter 40 und die Unterlegscheibe 4Ί sind vorteilhaft von einer Schutzkappe 42 umgeben, die am Stützblech 31 oder am Prallblech 39 befestigt ist und überdies

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in ihrer inneren Mantelfläche 3 querverlaufende Vorsprünge aufweist, die in drei offene Ausnehmungen 44 in der ersten Mutter 36 eingreifen. Der Boden der Schutzkappe 42 kann vorteilhaft mit übereinanderliegenden wärmeisolierenden Scheiben 42a gefüllt sein, die zur Begrenzung des Wärmeflusses am Kopf des Stehbolzens 35 dienen. Auf diese Weise wird die von dem der Befestigung dienenden Stehbolzen gebildete Wärmebrücke beseitigt oder wenigstens beträchtlich vermindert.

Im Betrieb erfolgt die Halterung der wärmeisolierenden Tafeln 24 und 25 an der zu schützenden entsprechenden Fläche durch die erste Mutter und das zugehörige rohrförmige Element, das das Stützblech entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung der Hülse auf die Fläche drückt. Im Fall eines zufälligen Bruchs des rohrförmigen Elements fällt dann die Anordnung nach unten, wobei diese Bewegung durch die Unterlegscheibe 41 und die auf den Kopf des axialen Stehbolzens geschraubte zweite Mutter 40 angehalten wird. Das Ineinandergreifen der die Wärmeisolierung bildenden Elemente gewährleistet bereits einen gewissen Zusammenhalt der wärmeisolierenden Elemente selbst im Fall des Bruchs der Halteelemente. Dagegen verhindern die Vorsprünge 43 beim zufälligen Bruch der Schweissnaht der Schutzkappe 42 deren Herabfallen.

Jede wärmeisolierende Tafel 24 hat beispielsweise eine

Oberfläche in der Grössenordnung von 1 m , während die Stütz-

p bleche 31 eine Oberfläche in der Grössenordnung von 1/4 m haben. Es sind somit je wärmeisolierende Tafel vier Befestigungssysteme vorhanden. Die wärmeisolierenden Schichten sind gegeneinander versetzt angeordnet. Jede Tafel besteht zum Beispiel aus acht Metallgeweben 27» von denen jedes im zusammengedrückten Zustand eine Dicke von etwa 8 mm hat. Als Beispiel wird ebenfalls ein optimaler Wärmeschutz erzielt durcb Verwendung eines Prallblechs 39 mit 6 mm Dicke und eines Stützblechs 31 mit 6 mm Dicke, wobei zwischen den beiden Platten ein Zwischenraum von 20 mm Dicke freigelassen ist. Selbstverständlich können zur Erhöhung der Würmeisolation

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mehrere Prallbleche übereinander angeordnet werden.

Auf diese Weise wird eine Befestigungsvorrichtung der wärmeisolierenden Tafeln erzielt, die unter allen Umständen die Halterung der gehaltenen Elemente am Einbauort gewährleistet und deren Herabfallen in den Eeaktorbehälter mit den sich daraus ergebenden grösseren Unannehmlichkeiten vermeidet.

Leerseife

Claims

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DlPLMNG. R. BEETZ SEN. = DIPL-ING. K. UMPRECHT - DR.-ING. R. BEETZ JR. RECHTSANWALT DIPL-PHYS. DR. JUR. U. HEIDRICH

DR.-!NG. W. TIMPE - DlPL-ING. J. SIEGFRIED

BUlW)OZ. DIPL-CHEM. DR. RER. NAT. W. SCHM1TT-FUMIAN

SUinjdorfstnB· JO s 0*8000 MBnchtn 22

4I0-29.5IIP

6. April 1979

Ansprüche

Wärmeisolierende Vorrichtung an Flächen in einem Kernreaktor,

wobei die Vorrichtung aus einer Anordnung von Tafeln besteht, die jeweils aus einem Stapel von metallischen Geweben oder Gittern bestehen und in einer halbdichten Umhüllung angeordnet sind, ° ,

dadurch gekennzeichnet ,

dass jede Tafel (24; 25) mittels einer doppelten Befestigung an der zu schützenden Fläche gehalten ist,

dass die Befestigung enthält: ein eine Bohrung der Tafel (24; 25) durchquerendes rohrförmiges Element (34), das an seinem einen Ende (34-a) an der Fläche befestigt und an seinem anderen Ende (3^-b) mit einem Gewinde versehen ist und mit einer ersten Mutter (36) zusammenarbeitet, die unter Zwischenschaltung eines Stütztblechs (31) die Tafel (24; 25) auf die Fläche drückt, und einen in der Achslinie des rohrförmigen Elements (3²O angeordneten Stehbolzen (35)» der an seinem einen Ende (35a) an der Fläche befestigt und an seinem anderen Ende

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(35b) mit einem Gewindekopf versehen ist, der über das Ende (34b) des rohrförmigen Elements (34·) übersteht und mit einer zweiten Mutter (40) zusammenarbeitet, die eine Unterlegscheibe (41) trägt, die das Abfallen des rohrförmigen Elements (34) und der Tafel (24; 25) im Fall eines Bruchs des rohrförmigen Elements (34) verhindert,

dass eine Schutzkappe (42) das Ende (351?) des Gewindekopfs des axialen Bolzens (35) umgibt und mit dem Stützblech (31) verbunden ist, und

dass die Schutzkappe (42) mit der ersten Mutter (36) verbunden ist (Fig. 1, 2).

2- Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Boden der Schutzkappe (42) mit übereinanderliegenden wärmeisolierenden Scheiben (42a) gefüllt ist (Fig. 2).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

dass die Schutzkappe (42) in ihrer Mantelfläche Vorsprünge (43) aufweist, die jeweils in eine Ausnehmung (44) in der ersten Mutter (36) eingesetzt sind (Fig. 2).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

dass die erste Mutter (36) das Stützblech (31) über eine Hülse (37) auf die entsprechende Tafel (24) drückt,

dass die Hülse (37) koaxial zum rohrförmigen Element (34) ist und eine Schulter (38) aufweist zum Halten wenigstens eines Prallblechs (39), das parallel zum Stützblech (31) ist und zusammen mit diesem festgelegt ist, und

dass die Schutzkappe (42) mit dem Prallblech (39) oder einem unteren Prallblech verbunden ist (Fig. 2).

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