DE3027419C2

DE3027419C2 -

Info

Publication number: DE3027419C2
Application number: DE3027419A
Authority: DE
Inventors: Claus Dr. 6702 Bad Duerkheim De Elter; Hans-Juergen 6834 Ketsch De Kolodzey; Josef Dipl.-Ing. 7521 Hambruecken De Schoening; Hans-Georg 6834 Ketsch De Schwiers; Wilfried 6836 Oftersheim De Stracke
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1980-07-19
Filing date: 1980-07-19
Publication date: 1988-07-07
Also published as: DE3027419A1; JPS5752892A

Description

Die Erfindung betrifft einen thermischen Seitenschild aus Me tall eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors mit einer Schüt tung aus kugelförmigen Brennelementen und in die Schüttung einfahrbaren Absorberstäben, der unter Bildung eines Ringraumes einen aus Graphitblöcken bestehenden zylindrischen Seitenre flektor umschließt, wobei sich letzterer durch in dem Ringraum angeordnete elastische Stützelemente an dem thermischen Sei tenschild abstützt, und der als selbsttragender, frei auf der Bodenplatte des Hochtemperaturreaktors stehender Zylinder aus gebildet ist.

Ein derartiger thermischer Seitenschild ist aus der DE-OS 28 54 155 bekannt. Der Seitenreflektor dieses sogenannten Kugelhau fenreaktors muß sowohl die stationären Kräfte der Kugelschüt tung als auch die durch die Gasströmung sowie durch das Einfah ren von Absorberstäben in die Kugelschüttung verursachten in stationären Kräften aufnehmen. Für den Seitenreflektor muß hoch warmfestes Moderatormaterial wie Graphit verwendet werden, dessen Eigenschaften jedoch keine großen Zug- und Biegebean spruchungen zulassen. Die Kräfte des Reaktorkerns müssen daher radial nach außen auf den thermischen Seitenschild übertragen werden. Der thermische Seitenschild dient zugleich als nukleare Abschirmung für die außerhalb liegenden Bauteile.

Ein weiterer gasgekühlter Hochtemperaturreaktor, dessen Kern aus kugelförmigen Brennelementen von einem zylindrischen Sei tenreflektor und einem um den Seitenreflektor angeordneten thermischen Seitenschild umschlossen ist, wird in der DE-OS 23 54 540 beschrieben. Die äußeren Graphitblöcke des zylindri schen Seitenreflektors weisen einstellbare Stützbolzen auf, über die die aus dem Reaktorkern resultierenden horizontalen Kräfte in den thermischen Seitenschild eingeleitet werden.

Aus der DE-OS 23 34 773 ist ein thermischer Seitenschild für einen Druckwasserreaktor bekannt, der zylinderförmig ausgebil det und aus einzelnen Elementen zusammengesetzt ist. Die Ele mente bestehen aus druckfestem wärmisolierendem Beton und sind einzeln mit Blech umkleidet. Der thermische Seitenschild ist als Ganzes außen noch mit einer Blechhaut umgeben. Aufgrund der Dicke der einzelnen Elemente ist er selbsttragend und frei auf dem Boden eines den Reaktordruckbehälter umschließenden Stahl betonbehälters aufgestellt. An die Blechhaut schließt sich ein schüttbares Material an, das ebenfalls druckfest ist. Daher können von dem Reaktordruckbehälter ausgehende Radialkräfte über den thermischen Seitenschild und das Schüttgut auf den Stahlbetonbehälter übertragen werden. Die einzelnen Elemente des thermischen Seitenschilds sind nicht miteinander verbunden.

Bei einem aus der DE-PS 12 61 606 bekannten Kernreaktor besteht der thermische Seitenschild aus einem Stahlmantel, an dem sich der von schichtweise aufeinandergestapelten Graphitblöcken kreisringsektorförmigen Querschnitts gebildete Seitenreflektor abstützt. Er schließt einen zylindrischen Hohlraum für die Auf nahme des Kerns ein. Die Abstützung des Seitenreflektors über seine gesamte Höhe erfolgt mittels in radialer Richtung wir kender elastischer Druckelemente.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen thermischen Seitenschild gemäß dem Oberbegriff so zu gestalten, daß die horizon talen Kräfte aus dem Reaktorkern allein mit dem thermischen Seitenschild sicher aufgenommen werden, und zwar auch bei ört lichem Versagen des thermischen Seitenschildes.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

a) der thermische Seitenschild besteht aus mehreren Schüssen;
b) jeder Schuß ist in Umfangsrichtung in mehrere Segmente unterteilt, die an den Stoßstellen kraftschlüssig mitein ander verbunden sind;
c) die Stoßstellen der Segmente sind in solche Bereiche des thermischen Seitenschilds verlegt, in denen kein oder nur ein geringes aus symmetrisch verteilten radialen Einzella sten resultierendes Biegemoment vorhanden ist.

Eine seitliche Abstützung des thermischen Seitenschildes ist nicht erforderlich, da durch die kraftschlüssige Koppelung der Segmente eines Schusses eine Tragwirkung zustandekommt, mit deren Hilfe die aus der Kugelschüttung und dem Einfahren von Absorberstäben in die Schüttung resultierenden mechanischen Kräfte aufgenommen werden können. Obwohl zuläsigge Verschiebun gen sowohl des Seitenreflektors als auch des thermischen Sei tenschildes nicht behindert werden, ist dennoch eine feste Position des Seitenreflektors gesichert.

Da der Seitenschild aus einer Vielzahl von kraftschlüssig mit einander verbundenen Segmenten zusammengefügt ist, tritt bei Versagen eines einzelnen Segmentes kein Totalversagen des Sei tenschildes ein. Der Seitenschild kann also in einem solchen Falle seine Funktion weiterhin ausüben; d. h. die Aufnahme von Kräften aus dem Seitenreflektor ist gewährleistet.

Infolge des relativ geringen Gewichtes der einzelnen Segmente ist die Montage des thermischen Seitenschildes leicht durchzu führen, und die Fertigungskosten können niedrig gehalten wer den, da viele kleine Einzelteile mit gleichen Hauptkonturen verwendet werden.

Die Schüsse können untereinander und der unterste Schuß mit der Bodenplatte durch Paßelemente formschlüssig verbunden sein. Durch diese Maßnahme läßt sich der gesamte thermische Seiten schild ohne zusätzliche Konstruktionselemente gegen Verdrehen sichern. Die Segmente können ebenfalls mit Paßelementen ausge rüstet sein, durch die eine formschlüssige Verbindung der Seg mente untereinander bewirkt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des thermischen Seitenschilds gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Hochtemperaturreaktor mit dem thermischen Seitenschild gemäß der Erfindung,

Fig. 2 nur den thermischen Seitenschild im Schnitt nach der Linie C-C der Fig. 3,

Fig. 3 verschiedene Querschnitte durch den thermischen Sei tenschild nach den in der Fig. 2 angegebenen Linien sowie eine Draufsicht auf einen Teil des Seitenschil des.

Die Fig. 1 läßt einen Reaktordruckbehälter 1, beispielsweise aus Spannbeton, mit einer zylindrischen Kaverne 2 erkennen, in der ein Hochtemperaturreaktor 3 und eine Anzahl von Dampferzeu gern 4 installiert sind, von denen in der Figur nur einer ge zeigt ist. Der Kern des Hochtemperaturreaktors 3 wird von einer Schüttung 5 kugelförmiger Brennelemente 6 gebildet, die durch ein Kugelabzugsrohr 7 aus der Schüttung abgezogen werden. Die Zugabeeinrichtungen für die Brennelemente 6 sind nicht darge stellt. Die Schüttung 5 wird von oben nach unten von Helium als Kühlgas durchströmt.

Die Schüttung 5 ist allseitig von einem aus Graphitblöcken zusammengefügten Reflektor umgeben, der aus einem Deckenreflek tor 8, einem als Tragboden dienenden Bodenreflektor 9 und einem zylindrischen Seitenreflektor 10 besteht. In dem Deckenreflek tor 8 sind Durchdringungen 11 für Absorberstäbe 12 vorgesehen, die unmittelbar in die Schüttung 5 eingefahren werden können. Der Bodenreflektor 9 ruht auf (nicht dargestellten) Rundsäulen, die sich auf den Bodenlagen 13 des Hochtemperaturreaktors 3 abstützen. An die Bodenlagen 13 schließt sich nach unten eine Bodenplatte 14 an.

Der zwischen den Rundsäulen befindliche freie Raum bildet den Heißgassammelraum 15 des Hochtemperaturreaktors 3, an den radial mehrere Heißgasführungen 16 angeschlossen sind. Diese stehen mit den Dampferzeugern 4 in Verbindung. Die ausgefüllten Pfeile geben die Strömungsrichtung des heißen Heliums durch die Kugel schüttung 5 zu den Dampferzeugern 4 an. Von den Dampferzeugern 4 gelangt das abgekühlte Helium durch Gasleitungen 17 zu (nicht dargestellten) Gebläsen und wird nach seiner Verdichtung durch Leitungen 18, die koaxial zu den Gasleitungen 17 verlegt sind, in die Kaverne 2 zurückgeführt.

Der Seitenreflektor 10 ist von einem ebenfalls zylindrischen thermischen Seitenschild 19 umschlossen, wobei zwischen den beiden Bauteilen ein Ringraum 20 vorgesehen ist. In dem Ring raum 20 sind elastische Stützbolzen 21 angeordnet, mit denen sich der Seitenreflektor 10 an dem thermischen Seitenschild 19 abstützt. Die horizontalen Kräfte des Reaktorkerns, die aus der Schüttung 5, aus der Gasströmung und aus dem Einfahren der Absorberstäbe 12 in die Schüttung 5 resultieren, werden somit auf den thermischen Seitenschild 19 abgetragen, ohne daß ein gegenseitiges Verspannen von Seitenreflektor und thermischem Seitenschild eintritt. Der thermische Seitenschild 19 ist selbsttragend und steht frei auf der Bodenplatte 14, so daß er sich nach oben und nach der Seite ungehindert ausdehnen kann.

Der Ringraum 20 steht mit einem Kaltgassammelraum 22 in Verbin dung, der nach unten hin von dem Deckenreflektor 8 und nach oben hin von einem thermischen Deckenschild 23 begrenzt wird. Der in Segmentbauweise errichtete thermische Seitenschild 19 (nähere Erläuterung in den Fig. 2 und 3) ist aus Metall, vorzugsweise aus Gußmaterial, hergestellt. Zur Kühlung des thermischen Seitenschildes 19 wird ein Teilstrom des kalten und verdichteten Heliums auf dem mit Pfeilen bezeichneten Weg außen an den Heißgasführungen 16 entlang unten in den Ringraum 20 eingeleitet und strömt an dem thermischen Seitenschild und dem Seitenreflektor entlang nach oben in den Kaltgassammelraum 22. Ein weiterer Teilstrom des kalten Heliums wird an der mit einer Auskleidung versehenen Wand der Kaverne 2 entlang nach unten geführt, kühlt die Bodenplatte 14 sowie die Bodenlagen 13 des Hochtemperaturreaktors 3 und gelangt ebenfalls unten in den Ringraum 20.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, besteht der thermische Seiten schild 19 aus mehreren zylindrischen Schüssen 24, die ihrer seits aus einer Anzahl von Segmenten 25 zusammengefügt sind. Die Segmente 25 sind an den Stoßstellen 26 kraftschlüssig mit einander verbunden, beispielsweise durch Schraubverbindungen 27.

Die Stoßstellen 26 der Segmente 25 sind in solche Bereiche des thermischen Seitenschildes 19 gelegt, in denen kein aus sym metrisch verteilten radialen Einzellasten resultierendes Biege moment vorhanden oder in denen dieses Biegemoment zumindest sehr gering ist.

Die Schüsse 24 sind untereinander durch Paßelemente 28 form schlüssig verbunden. Ebenso ist zwischen dem untersten Schuß 24 a und der Bodenplatte 14 durch Paßelemente 29 Formschluß hergestellt. Ein Verdrehen des thermischen Seitenschildes 19 im ganzen sowie der einzelnen Schüsse 24 gegeneinander ist damit ausgeschlossen.

Auch die Segmente 25 jedes Schusses 24 sind untereinander formschlüssig durch Paßelemente 30 verbunden. Die Einpassung aller Segmente 25 wie auch der Schüsse 24 ist mit so engen Toleranzen vorgenommen, daß nur eine sehr geringe Heliumleckage aus dem Ringraum 20 vorhanden ist.

Claims

1. Thermischer Seitenschild aus Metall eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors mit einer Schüttung aus kugelförmi gen Brennelementen und in die Schüttung einfahrbaren Ab sorberstäben, der unter Bildung eines Ringraumes einen aus Graphitblöcken bestehenden, die Schüttung aufnehmenden zylindrischen Seitenreflektor umschließt, wobei sich letz terer durch in dem Ringraum angeordnete elastische Stütz elemente an dem thermischen Seitenschild abstützt, und der als selbsttragender, frei auf der Bodenplatte des Hochtem peraturreaktors stehenden Zylinder ausgebildet ist, ge kennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) der thermische Seitenschild (19) besteht aus mehreren Schüssen (24);
b) jeder Schuß (24) ist in Umfangsrichtung in mehrere Segmente (25) unterteilt, die an den Stoßstellen (26) kraftschlüssig miteinander verbunden sind;
c) die Stoßstellen (26) der Segmente (25) sind in solche Bereiche des thermischen Seitenschildes (19) verlegt, in denen kein oder nur ein geringes aus symmetrisch verteilten radialen Einzellasten resultierendes Bie gemoment vorhanden ist.

2. Thermischer Seitenschild nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schüsse (24) untereinander und der un terste Schuß (24 a) mit der Bodenplatte (14) durch Paß elemente (28, 29) formschlüssig verbunden sind.

3. Thermischer Seitenschild nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (25) untereinander durch Paßelemente (30) formschlüssig verbunden sind.