DE2936694A1

DE2936694A1 - Waermebehandlungs-vorrichtung zur verlaengerung der lebensdauer eines druckbehaelters, insbesondere eines reaktordruckbehaelters

Info

Publication number: DE2936694A1
Application number: DE19792936694
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Ewald 8524 Neunkirchen Müller; Ing.(grad.) Horst 8551 Röttenbach Pörner; Ing.(grad.) Jakob 8500 Nürnberg Stauner; Ing.(grad.) Robert 8521 Uttenreuth Weber
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1979-09-11
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2936694C2

Description

Wärmebehandlungs-Vorrichtung zur Verlängerung der
Lebensdauer eines Druckbehälters, insbesondere eines Reaktordruckbehälters Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebehandlungs-Vorrichtung zur Verlängerung der Lebensdauer eines Druckbehälters, insbesondere eines Reaktordruckbehälters, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In der Hauptanmeldung P 28 51 925.7 ist eine solche Wärmebehandlungs-Vorrichtung bereits vorgeschlagen worden. Bei dem dort in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die der Heizgasumwälzung dienenden Saugrohre und Druckrohre des Gebläses über den Wasserspiegel der Reaktorgrube hinaus nach oben verlängert. Das Wasserbad dient als Neutronenabschirmung beim Öffnen und Ausräumen des Reaktordruckbehälters und beim Einfügen der Heizeinrichtung; es wird, wenn die Deckenriegel in Position gebracht sind, wieder abgepumpt. Dabei ist das Gebläse an den oberen, über den Wasserspiegel hinausragenden Enden der Saug- und Druckrohre angebracht. Dies hat zwar den Vorteil, daß die Vorrichtung mit ihrem Haltekörper noch bei mit Wasser gefüllter Reaktorgrube in Position gebracht und erst anschließend das Wasser aus der Reaktorgrube und dem Druckbehälter herausgepumpt werden kann. Jedoch ist der Weg von den Heizelementen bis hin zum eigentlichen Aufheizort, nämlich zu dem zwischen dem thermischen Schild und der Druckbehälterwand gebildeten Ringspalt, relativ lang.
Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde die Wärmebehandlungs-Vorrichtung nach der Hal)tX me dung derart zu verbessern und weiter auszuhildeh, dae sie wesentlich kürzere Transportwege für das Heizgas im Strömungsweg von den Heizelementen bis zum Olt der Aliheizung aufweist, so daß damit die Wärmeverluste auf diesem Weg geringer werden.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Wärmebehandlungs-Vorrichtung der eingangs definierten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sich ein relativ kurzer Strömungsweg für das Heizgas zwischen den Heizelementen und den aufzuheizenden Wandpartien ergibt.
Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels die Erfindung noch näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Wärmebehandlungs-Vorrichtung nach der Erfindung in ihrer Arbeitsstellung, eingefügt in das Innere eines Reaktordruckbehälters, schematisch in einem Längsschnitt.
Von dem in der einzigen Figur dargestelAten Kernreaktor-Druckbehälter 1 (im folgenden vereintachend als Druckbehälter bezeicinet)' der aus einem warmfesten legierten Stahl besteht, sind insbesondere die durch Punktierung hervorgehobenen Wandpartien 1a während des Betriebes der vom Reaktorkern ausgehenden Neutronenstrahlung ausgesetzt und unterliegen deshalb mit zunehmender Standzeit einer Gefügeveränderung in Richtung auf eine Versprödung des Werkstoffes. Dies kann dazu führen, daß der Druckbehälter 1, z.B. nach 20 Jahren Betrieb, herausgenommen und durch einen neuen ersetzt werden muß. Die Lebensdauer des Druckbehälters 1 kann indessen durch eini Wärmebehandlung auf der Basis des Erholungstemperns mit der naclifolgend beschriebenen Vorrichtung vexlängert werden. Die als Ganzes mit WV bezeichnete Wärmebehandlungs-Vorrichtung besteht aus einer Heizeinrichtung 2 mit gestrichelt angedeuteten Heizelementen 2a, die benachbart zu den zu behandelnden Wandpartien 1a des Druckbehälters 1 im Innenraum ib desselben in Stellung bringbar ist. Hierzu ist, wie ersichtlich, der Druckbehälter 1 von seinen Einbauten befreit bis alf einen Schemel 1c im Bereich seiner Bodenkalotte 1d. Der verstärkte Behälterflansch If, an dem normalerweise der nicht dargestellte Druckbehälterdeckel mittels Flanschschrauben dichtend verspannt wird, umspannt eine Behälteröffnung le. Der Druckbehälter 1 hat eine im wesentlichen hohlzylindrische topfförmige Gestalt.
Die Halterung fUr die Heizeinrichtung 2 besteht aus einem im wesentlichen hohlzylindrischen, thermisch isolierenden Haltekörper 3, welcher einen rohrartigen Mittelteil 3a und je einen demgegenüber im Durchmesser erweiterten Oberteil 3b und Unterteil 3c aufweist. Der Iialtek{5rser 3 liegt im dargestellten eingefugten Zustand mEt einem Rlngflansch 3b2 seines Oberteils 3b am Innenumfang des Druckbehälters 1 dichtend an. Der Unterteil 3c des Haltekörpers 3 weist eine Ringwand 3c1 auf, mit der der Haltekörper 3 dichtend am Innenumfang der Bodenkalotte Id anliegt. Die Ringwand 3c1 ist über die achsnormal verlaufende Stirnwand 3c2 mit dem rohrförmigen Mittelteil 3a des Haltekörpers 3 verbunden.
Der Reaktorraum ist mit 5, der die Reaktorkaverne 1' umgebende, aus Spannbeton bestehende biologische Schild ist mit 6, die Betonkonstruktion der Resktorraumwände ist mit 7 und die den Reaktorraum 5 abdeckenden und nach außen abschirmenden DeckenrLegel slnd mit F; be zeichnet.
Die Wärmebehandlung der Druckbehälterwanil 1 tt erfolgt bei von Wasser entleertem und nach außen durch die Deckenriegel 8 abgeschirmtem Reaktorraum 5 und lementsprechend auch bei von Wasser entleertem Druckbehälterinnenraum Ib. Die Entleerung erfolgt mittels der Tauchpumpe 27, welcher nicht näher dargestellte flexible Saug- und Druck-Schlauchleitungen zugeordnet sind. Sie ist am unteren Ende der Rohre 28 der Vorrichtung WV so befestigt, daß sie bei eingefügter Vorrichtung mit ihrem Saugstutzen am tiefsten Punkt der Bodenkalotte Id zu liegen kommt. Auf die Rohrleitungen 28, welche der Kühlluftführung und als Gerüst für die Vorrichtung WV dienen, wird später noch eingegangen. Die Vorrichtung WV wird mit ihrem Haltekörper 3 nach Ausräumung und Entleerung des Druckbehälters 1 soweit in diesen herabgelassen, bis der Haltekörper mit seiner Ringwand 3c1 an der Bodenkalotte Id und mit seinem Ringflansch 3b2 am Innenumfarlg des Druckbehälters 1 dichtend anliegt.
Weitere Dichtungsstellen nind gebildet durch die Ringwand 381, mit welcher der Mittelteil 3a des Haltekörpers 3 am oberen Rand des hohlzylindrisch gef,rmten thermischen Schildes 9 anliegt, und durch die Zwischenwand 3a2, welche die äußeren Zonen des Innenraumes 3d des Mittelteils 3a vom Bodenkalottenraum 1d' abtrennt, so daß von den Rohren 28 in den Raum Id' zwecks Schemelkühlung eingeblasene Kühlluft durch den freibleibenden Zentralkanal 3d' wieder nach oben entweichen kann. Der thermische Schild 9 dient dazu, im Betrieb des Reaktors die Druckbehälterwand la vom Reaktorkern thermisch und gegen einen großen Teil der Neutronenstrahlung abzuschirmen. Ein solcher thermischer Schild ist insbesondere bei Reaktordruckbehältern älterer Bauart anzutreffen, für die inzwischen ein Erholungstempern akt werden kann.
Der thermische Schild 9 stützt sich auf einer am Innenumfang des Druckbehälters 1 befestigten Konsole 10 mit seinem unteren Ende ab. Sofern die Wärmebehandlung sich auf einen Reaktordruckbehälter beziehen würde, welcher keinen gesonderten thermischen Schild aufweist (die Funktion des thermischen Schildes wird dann vom sogenannten Kernbehälter übernommen), so würde mit dem Haltekörper 3 ein entsprechender thermischer Schild zwecks Durchführung der Wärmebehandlung eingefügt werden, damit der zur Wärmebehandlung mittels Heizgas erforderliche Ringspalt 12, der im vorliegenden Falle zwischen Außenumfang des thermischen Schildes 9 und dem zylindrischen Innenumfang des Druckbehälters 1 begrenzt wird, gebildet wird. Wie ersichtlich, ist der Haltekörper 3 weiterhin so in das Innere Ib des Druckbehälters 1 eingefügt, daß zwischen dem Haltekörper 3 und dem Innenumfang des thermischen Schildes 9 ein Kovektionsraum II gebildet ist. Dieser Konvektionsraum II kommuniziert an seinem unteren Ende mit des schon erwähnten Ringspalt 12.
Der Konvektionsraum 11 und der dazu strömungsmäßig in Reihe liegende Ringspalt 12 bilden über Saugrohre 22 und Druckrohre 23 sowie über Gebläse 20 einen in sich geschlossenen Kreislauf für das Heizgas, welches über die Heizelemente 2a zwecks Aufheizung geführt wird, bevor es den Ringspalt 12 durchströmt. Erfindungsgemäß sind nun die Heizelemente 2a der Heizeinrichtung 2 innerhalb des Konvektionsraumes 11 angeordnet und sind die Saugrohre 22 an das obere Ende des Ringspaltes 12 und die Druckrohre 23 an das obere Ende des Konvektionsraumes 11 angeschlossen. Die Gebläse 20 sind im Bereich der oberen Enden der Saugrohre 22 und der Druckrohre 23 so angeordnet, da3 das Heizgas den Konvektionsraum 1,1 von oben nach lmEen, anschließend den untwrer. Jinlaik raum 14 und dann den Ringspalt 12 «on unten nach Cbnl; durchströmt (vgl. hierzu Strömungspfeile f). Es ist nicht erforderlich, gesonderte Saug- und Druckrohre 22, 23 vorzusehen; stattdessen könnten auch entsprechende Ringkanäle vorgesehen sein, welche durch die Ringwände des Haltekörper-Oberteils 3b gebildet werden.
Wie erwähnt, bilden das Gerüst der Vorrichtung WV die Kühlrohre 28, die über entsprechende Querstreben 29 zu einem in sich starren Gebilde miteinander verbunden sind. An ihnen befestigt sind die aus einem isolierenden, temperaturbeständigen Material, z.B. einer Ganzmetallisolierung, bestehenden Wände des Haltekörpers 3, wobei Segmente dieser Wände (nicht dargestellt sowie in der älteren Anmeldung P 28 20 442.4 bereits beschrieben) zunächst auf einen kleineren Durchmesser bringbar sind, damit die Vorrichtung WV durch die Behälteröffnung le einfügbar ist. Erst nach dem Einfügen werden diese Wände dann auf ihren endgültigen Durchmesser, so wie in der Figur dargestellt, gebracht. Die gesamte Vorrichtung ruht auf dem planen Behälterflansch Ig mittels Querträgern 30, von denen nur einer dargestellt ist. Diese Querträger 30 können beispielsweise als dreiarmiger Stern ausgebildet sein; sie sind mit den Rohren 28 fest verbunden und durchdringen die Wände des Haltekörpers 3 in entsprechenderr Durchgangsöffnungen 3b3. Von den dargestellten Rohren 28, von denen lediglich vier ersichtlich sind, in Wirklichkeit sind es mehr, dienen beispielsweise zwei Rohrleitungen fUr die Schemelkühlung während der Wärmebehandlung, und weitere vier dienen zur Abkühlung des Reaktorlnr.enraumes 1b und der zugehörigen Wandpartien nach der durchgeftlhrten GlUhvmg Im brigen sind bezeichnet mit 31 Tragpratzen des Druckbehälters 1, mit denen er auf entsprechenden Konsolen 32 des bologischen Schildes aufruht, mit 33 eine Druckbehälter-Außenisolierung, die als temperaturbestandige Metallfolienisolierung ausgebildet ist und bei der' Wärmebehandlung die Abstrahlungsverluste reduziert 34 sind sogenannte Poller zum Ansetzen von Tragseilen einer Hebevorrichtung, 35 ist ein Thermo-Meßhalken. Die elektrischen Zuleitungen für die Heizelemente 2a, die z.B aus Widerstands-Heizspiralen bestehen, sind nicht dargestelllt, ebensowenig die Meßleitungen. Die Rohre 28 sind in ihrem oberen Bereich zwecks vereinfachter Darstellung lediglich strichpunktiert und durch die Betonriegel zu einer illit dargestellten Kühlluftquelle geführt.
@ Figur @ Patentanspruch

Claims

Patentanspruch Wärmebehandlungs-Vorrichtung zur Verlängerung der Lebensdauer eines Druckbehälters, insbesondere eines Reaktordruckbehälters, dessen warmfester Werkstoff durch Neutronenfluenz zeitabhängigen Gefügeveränderungen unterworfen ist, bestehend aus einer Heizeinrichtung, die benachbart zu den zu behandelnden Wandpartien des Druckbehälters im Innenraum desselben in Stellung bringbar ist, ferner bestehend aus einer Halterung für die Heizeinrichtung, aus Versorgungsleitungen für den der Heizung dienenden Energieträger sowie aus Isoliermitteln zur Fernhaitung der Wärme von nicht dH Behandlung ausgese-tzten wärmesensitiven Behdlterteilen und zur Reduzierung der Wärmeverluste während der Behandlung, wobei die Halterung für die Heizeinrichtung aus einem im wesentlichen zylindrischen wärmeisolierenden Haltekörper besteht, der durch die Behälteröffnung hindurch in den Druckbehälter einfügbar und aus letzterem wieder herausnehmbar ist, und der Druckbehälter mit einem zu seinem Innenumfang mit Ringspalt angeordneten, im wesentlichen hohlzylindrisch geformten thermischen Schild versehen ist, wobei ferner die Wärmebehandlung bei entleertem und nach außen durch Deckenriegel abgeschirmtem Reaktorraum erfolgt, zwischen dem eingefügten Haltekörper und dem Innenumfang des thermischen Schildes ein Konvektionsraum gebildet ist und dieser Konvektionsraum über Saugrohre und Druckrohre und über Gebläse mit dem zwischen Druckbehälterwand und thermischem Schild angeordneten Ringapalt kommunizierend einen in sich geschlossenen Kreislauf für das Heizgas bildet, welch letzteres über Heizelemente der in den Kreislauf eingefügten Heizeinrichtung geftihrt wird, bevor es den Ringspalt durchströmt, nach Patent , ... ... (Anmeldung P 28 51 925.7), d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Heizelemente (2a) der Heizeinrichtung (2) innerhalb des Konvektionsraumes (11) angeordnet sind, daß die Saugrohre (22) an das obere Ende des Ringspaltes und die Druckrohre (23) an das obere Ende des Konvektionsraumes (11) angeschlossen sind und daß die Gebläse im Bereich der oberen Enden der Saugrohre (22) und Druckrohre (23) so angeordnet sind, daß das Heizgas den Konvektionsraum (11) von oben nach unten, anschließend einen unteren Umlenkraum (14) und dann den Ringspalt (12) von unten nach oben durchströmt.