DE3432639A1

DE3432639A1 - Im kleinen drehverschluss eines schnellen kernreaktors integrierter verschluss des reaktorkerns

Info

Publication number: DE3432639A1
Application number: DE19843432639
Authority: DE
Inventors: Giulio Cai; Leonardo Genua Presciuttini
Original assignee: NIRA SpA; Nira SpA Genua
Current assignee: Ansaldo SpA
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1985-06-27
Also published as: FR2556874A1; IT8312702A0; IT1172947B; FR2556874B1

Description

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LEINWEBER & ZIMMERMANN

PATENTANWÄLTE european patent attorneys

Dipl.-Ing. H. Leinweber (ΐ!»ο-7β) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. Ä. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus

Rosental 7, D-8000 München 2 2. Aufgang (Kustermann-Passai Telefon (089) 2 60 39 89 Telex 52 8191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

5 . September

Unser Zeichen 4613r krp

NiRA S.p.A., Via dei Pescatori 35, GENUA, Italien

Im kleinen Drehverschluß eines schnellen Kernreaktors integrierter Verschluß des Reaktorkerns

Gegenstand der Erfindung ist ein mit dem kleinen drehenden Verschluß integriert ausgebildeter Verschluß des Kerns eines schnellen Kernreaktors.

Bei den schnellen Kernreaktoren bekannter Art ist allgemein ein den Reaktorkern, das primäre Natrium, und einen Teil der Kreise des Sekundärnatriums enthaltender Hauptbehälter vorgesehen.

Dieser Hauptbehälter ist oben durch ein im wesentlichen flaches Dach abgedeckt. Dieses Reaktordach weist zahlreiche Durchtrittsöffnungen zur Aufnahme von Hilfsvorrichtungen wie z.B. . Pumpen, Kollektoren der Wärmeaustauscher u.a. auf, ist aber in

der Hauptsache durch einen "großen" zum Hauptbehälter mittig angeordneten Dreh Verschluß gekennzeichnet,, durch den ein "kleiner" exzentrisch zum "großen Verschluß" angeordneter Verschluß hindurchgeht.

Der "kleine" Drehverschluß ist mit Vorrichtungen für den Austausch der Brennstoffelemente des Reaktorkerns ausgerüstet und ermöglicht es,durch die Doppeldrehung des erwähnten Verschlusses ein jedes dieser Brennstoffelemente 10' zu erreichen.

Eine solche Anordnung bekannter Art, bei der das Reaktordach einen "großen" drehenden Verschluß und einen "kleinen" exzentrisch angeordneten Drehverschluß vorsieht, wird auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung angewendet. Bei dem bekannten Stand der Technik trägt der "kleine", gegenüber der .Achse des Hauptbehälters exzentrisch angeordnete Verschluß noch einen dritten, abnehmbaren Verschluß, der als Kernverschluß bezeichnet wird; letzterer ist zentral auf der Achse des Hauptbehälters, folglich exzentrisch zur Aclise des "kleinen" Drehverschlusses montiert.

Zusammenfassend: Durch den Verschluß des Kernreaktors sind die Kontrolleinrichtungen und die Meßvorrichtungen des Reaktors hindurchgeführt, wobei der "kleine'* Drehverschluß die Mittel zum Austausch:der Brennelemente einschließt und der "große Drehverschluß" dazu dient, zusammen mit dem "kleinen", wie bereits gesagt, die Austauschvorrichtung für die Brennstoffelemente an jeder beliebigen Stelle des Reaktorkerns in Lage zu bringen.

Dadurch, daß der Kernverschluß gegenüber dem kleinen Drehverschluß abnehmbar ist, werden Überholungen und außerordentliche Reparaturarbeiten der auf dem Reaktorverschluß oberhalb des Reaktorkerns montierten Kontroll- und Meßvorrichtungen ermöglicht.

Dieser nur in extremen Fällen für außerordentliche Maßnahmen benutzte Vorteil der Abmontierbarkeit bedingt jedoch eine ganze Reihe miteinander verbundener Nachteile, deren Folge' eine Verteuerung der Reaktorkosten ist.

Ein Reaktorkernverschluß, der von dem kleinen Verschluß, auf dem er montiert ist, abgenommen werden kann, erfordert außer einem Stütz- und Verbindungselement noch weitere Rotationssysteme, die die Drehung des kleinen und des großen Reaktorverschlusses erlauben, sowie die Organisation eines von jenem des "kleinen" Drehverschlusses unabhängigen Wärme- und Kühlsystems.

Die durch dieses Verbindungs- und Stützelement und durch das Wärmeschutzsystem bedingten Mehrkosten stammen nicht nur von den eigentlichen Herstellungskosten,· sondern entstehen auch dadurch, daß bei gleichen Einrichtungen auf den drei aufgeführten, ineinander angeordnet vorgesehenen Verschlüssen die Dimensionen und demzufolge die Kosten der zwei Rotationssysteme des kleinen uhd des großen Drehverschlusses noch weiter erhöht werden.

Bei gleichen auf der Reaktordecke außerhalb des großen Drehverschlusses installierten Einrichtungen wächst mit dem Durchmesser des großen Drehverschlusses auch der Durchmesser des·Hauptbehälters und der unmittelbar mit diesem verbundenen Innenstrukturen, sowie auch die Menge des zur Auffüllung des Hauptbehälters nötigen primären Natriums. '

so · ' ■'·'."■

Die durch das Vorhandensein" des Kernverschlusses bedingten größeren Dimensionen vereiteln die bestehenden Bestrebungen, die darauf gerichtet sind, die Größe der einzelnen Bestandteile des Reaktors zu reduzieren und auf diesem Wege zu jenen Kosteneinsparungen zu gelangen, die unentbehrlich sind, wenn man von der ersten, wesentlich als Prototyp dienenden Schnellbrütergeneration zur zweiten aus Schnellbrütern mittlerer und großer Leistung gebilde-

ten Generation übergehen will.

Schließlich ist noch darauf zu verweisen, daß die zwischen dem Reaktorverschluß und dem kleinen Drehverschluß bestehende Diskontinuität sich nicht nur auf die Systeme für den biologischen Schutz, sondern auch auf die Kühlanlage, und zwar auf die innere und äußere Kühlanlage des Kernverschlusses und des kleinen DrehVerschlusses■ auswirkt, die notwendigerweise getrennt sein müssen.

Die Erfindung stellt sich als Aufgabe, die oben angeführten Nachteile auszuschalten.

Gegenstand, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der untenstehenden Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierin zeigt:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Verschlusses, der mit dem

kJ 3inen Drehverschluß eines Schnellbrüters integriert ist,

Fig. 2 eine Draufsicht nach der Ebene II-II von . ^F±<3- ^x' . '

Fig. 3 und 4 Schnitte nach den Ebenen III-III • - ' · bzw. IV-IV von Fig. 1, und

Fig. 5 ein zylindrisch vertikales Diaphragma, das

in der Nähe des äußeren Kesselschusses des integrierten Verschlusses angeordne-t,. dessen Abkühlung ermöglicht.

In den Figuren ist mit 10 als Ganzes die integrierte Struktur des Kernverschlusses 20 und des kleinen Dreh-

Verschlusses, mit dem der Kernverschluß 20 eine einzige Struktur bildet, bezeichnet.

Die Gesamtheit beider Verschlüsse, die weiter unten einfachheitshalber als integrierter Verschluß bezeichnet wird, weist einen zylinderförmigen äußeren 'Kesselschuß 11 auf, zu dem ein zweiter, exzentrisch, gelegener innerer Kesselschuß 21 vorgesehen ist, welcher den Kernverschluß 20 abgrenzt. Beide Kesselschüsse 11 und 21, aus geschweißtem Stahlblech, sind unten durch eine untere Grundplatte 12 aus Blech abgeschlossen.

Der Kesselschuß 21 erstreckt sich über die untere Grundplatte 12 hinaus nach unten, wobei der nach unten vorstehende Teil in Fig. 1 mit der Bezugszahl 121 bezeichnet ist.

Beide Kesselschü^se 11 und 21 aus geschweißtem Stahlblech sind an ihrem oberen Bereich durch eine zweite obere Blechplatte 13 abgeschlossen.

Anders als bei der unteren Grundplatte 12, endet die obere Platte 13 in Höhe des oberen Randes des Kesselschusses 21, während der obere Rand des äußeren Kesselschusses 11 sich über der Platte 13 erstreckt, wodurch ein zylinderförmiger Flansch 111 gebildet wird.

Um eine Abschirmung gegen die Strahlung radioaktiver Teilchen zu schaffen, wird der durch die obere Platte 13 und den zylinderförmigen Flansch 111 gebildete offene Raum 14 mit Bleikörnchen, oder Blei, in anderer, im Falle von außerordentlichen Wartungsarbeiten leicht herausnehmbarer Form gefüllt.

Da die Strahlung oberhalb des Reaktorkems,, d.h. innerhalb der durch den Kesselschuß 21 definierten Zone

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größer ist, weist die obere Platte 13 in Höhe des Innenbereichs des Kesselschusses 21 eine nach oben offene Kegelform auf, damit die Schichtdicke der Bleikieselfüllung oberhalb des Reaktorkerns größer ist als in den übrigen Bereichen des integrierten Verschlusses 10. Außerdem erhöht sich durch die Kegelförmigkeit dieses Teils der Platte 13 deren Fähigkeit, vertikale Lasten aufzunehmen.

Durch die beiden Platten 12 und 13 ist ferner eine Reihe Rohre 25 im Inneren des Kesselschusses 21 und Rohre 35 im übrigen gewölbten Teil 15 des integrierten Verschlusses 10 dicht abgeschlossen hindurchgeführt. Diese sind in an sich bekannter Weise zur Aufnahme von Sensoren, Kontrollelementen und von nicht im einzelnen beschriebenen, dem Schnellbrüter eigenen Vorrichtungen bestimmt.

Baulich ist der innere Kesselschuß 21 außer durch die Platten 12 und 13 auch durch radial angeordnete Durchtrittsöffnungen 16' aufweisende Diaphragmen 16 verbunden , wobei die Durchtrittsöffnungen 16' zur Durchströmung eines aus Luft bestehenden Kühlmittels bestimmt sind. ■ . . ;' '

· .

In Fig. 1 ist- z.B. eine solche Durchtrittsöffnung 16' deutlich ersichtlich.

Der durch den inneren Kesselschuß 21 und durch die beiden Grundplatten 12 und 13 gebildete Raum 17' ist auch mittels subhorizontaler, zweckmäßig gelochter Diaphragmen unterteilt, so daß ein in die durch die untere Grundplatte 12 und durch das niedriger gelegene Diaphragma 18 begrenzte Zone eingespeistes Kühlmittel, einer durch die Diaphragmen 18 und deren Öffnungen gebildeten windungsreichen Bahn folgend, bis zu dem' von

der oberen Platte 13 und von dem am höchsten gelegenen ■ Diaphragma 18 begrenzten Bereich gelangt.

In.dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwei Diaphragmen 18 vorgesehen, bei anderen Ausführungsformen können es jedoch auch mehr als zwei sein.

Schließlich kann das Kühlmittel durch in dem inneren Kesselschuß 21 vorgesehene Durchtrittsöffnungen in die gewölbte Zone 15 durchtreten, die zwischen den Platten 12 und 13 auf der einen Seite und von dem inneren Kesselschuß 21 und dem äußeren Kesselschuß 11 auf der anderen Seite begrenzt ist.

In dieser gewölbten Zone 15 ist eine zur Aufnahme der Vorrichtung für den Austausch der Brennstoffelemente bestimmte zylinderförmige, dicht abgeschlossene Durchtrittsöffnung 40 vorgesehen. Um diese Durchtrittsöffnung 40 herum ist ein zur Aufnahme eines in diesen eingespeisten Kühlmittels bestimmter Zwischenraum 41 vorgesehen. Die in Fig. 2 mit 42 bezeichneten Kühlmittelzufuhrleitungen ermöglichen, daß das Kühlmittel in dem niedrigsten Teil des integrierten Verschlusses eingespeist wird. In dessen höher gelegenem Teil sind in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellte Elemente zur Abfuhr des Kühlmittels angeordnet,

Wie bereits für die Durchtrittsöffnung 40 beschrieben, ist auch um den äußeren Kesselschuß 11 ein Zwischenraum 141 gebildet, der mittels dünner horizontaler Diaphragmen 142 (s. Fig. 5) das Kühlmittel längs einer windungsreichen Bahn befördert. .·

Schließlich ist in der zwischen dem inneren und dem äußeren Kesselschuß befindlichen gewölbten Zone 15 oberhalb der Grundplatte 12 eine Zwischenplatte 112 ange-

ordnet. Demzufolge sind die radial angeordneten Diaphragmen 16 zwischen dieser Zwischenplatte und der oberen Platte 13 angeordnet. Der durch die beiden exzentrischen Kesselschüsse 11 und 21 und durch die Platten 12 bzw. 112 gebildeten Raum ist ferner mittels vertikaler Diaphragmen 212 unterteilt, die zur Bildung einer windungsreichen Bahn 213 (s. Fig. 4) für ein Kühlmittel, das durch den betreffenden Zwischenraum strömt, dienen.

Obwohl sich-die Beschreibung auf die in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele bezieht, sind viele Varianten und Abändungen des Erfindungsgegenstandes möglich, die jedoch alle in den nachstehenden Patentansprüchen eingeschlossen sind.

Claims

Patentansprüche

Verschluß des Kerns eines schnellen Kernreaktors , dadurch gekennzeichnet, daß er einstückig mit dem kleinen Drehverschluß ausgebildet ist und das sich daraus ergebende, in der Folge einfachheitshalber als "integrierter Verschluß" (10) bezeichnete Ganze aus einem Paar zylinderformiger, parallel angeordneter und exzentrischer Kesselschüsse besteht, deren einer (21) entsprechend dem Bereich des Reaktorkerns und deren zweiter, äußerer · Kesselschuß (11) im Bereich des kleinen Drehverschlusses mittels zwei Platten, d.h. einer oberen Platte (13) und einer unteren.·Platte (12). aus Metallblech,, und vorzugsweise mittels radial angeordneter vertikaler Versteifungsdiaphragmen (16) miteinander verbunden sind.
2. Integrierter Verschluß nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand des äußeren Kesselschusses (11) in Höhe der unteren Grundplatte (12) liegt und der untere Rand (121) des inneren Kesselschusses (21) über die Grundplatte (12) nach unten hinausragt.
3. Integrierter Verschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand des inneren Kesselschusses (21) in Höhe der oberen Platte (13) des integrierten Verschlusses liegt und der obere Rand des äußeren Kesselschusses (il) über die Ebene der oberen Platte (13) in Form eines zylinderförmigen Flansches (111) nach oben hinausragt, wodurch ein oberer offener Raum gebildet wird, der zur Aufnahme eines absorbierenden Stoffes für die vom Reaktorinneren ausgestrahlten Teilchen bestimmt ist, wobei dieser Stoff vorzugsweise aus Blei in Körnchen oder in anderer geeigneter Form besteht, so daß er bei außerordentlichen Wartungsarbeiten im Laufe der Lebensdauer der Anlage zur Erleichterung der Struktur leicht herausnehmbar ist. ■
4. Integrierter Verschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Platte (13) im Inneren des inneren Kesselschusses eins nach oben offene Kegelform aufweist.
5. Integrierter Verschluß nach einem oder nach mehreren der obigen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen Platte (13) und der unteren Platte (12) eine geeignete Anzahl mit Öffnungen versehener und jedenfalls geteilter Diphragmen (18) zur Erleichterung der Durchströmung eines Kühlmittels längs von unten beginnenden, übereinanderliegenden Schichten vorgesehen ist, wobei in der Nähe der oberen Platte (13) Zuleitungselemente (42) für das Kühlmittel angeordnet sind.
6. Integrierter Verschluß nach dem Anspruch 5, · dadurch gekennzeichnet,· daß zur Schaffung eines Leitkanals für das Medium ein geeigneter Zwischenraum (141) um wenigstens einen Teil der erwähnten Kesselschüsse gebildet ist.