DE3509716A1

DE3509716A1 - Im kleinen drehverschluss eines kernreaktorverschlusses integrierter unterer kesselschuss

Info

Publication number: DE3509716A1
Application number: DE19853509716
Authority: DE
Inventors: Francesco Genua/Genova Parodo
Original assignee: Ansaldo SpA
Current assignee: Ansaldo SpA
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1985-03-18
Publication date: 1985-09-26
Also published as: FR2566166A1; IT1180456B; FR2566166B1; IT8412468A0

Description

IM KLEINEN DREHVERSCHLUSS EINES KERNREAKTORVERSCHLUSSES INTEGRIERTER UNTERER KESSELSCHUSS

Gegenstand der Erfindung ist ein unterer Kesselschuss eines Kernreaktors,bei dem der erwähnte Kernverschluss im kleinen Drehverschluss des Reaktordeckels integriert ist.

Bei den Kernreaktoren bekannter Art ist allgemein ein den Reaktorkern,das primäre Natrium und einen Teil der Leitungen des SekundarnatriunB 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 Drehverschluss gekennzeichnet,durch welchen 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 der zwei angeführten Verschlüsse ein jedes dieser Brennstoffelemente zu erreichen.

Eine solche Anordnung bekannter Art,bei der das Keaktordach einen "grossen¹¹ 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 Achse des "kleinen" Drehverschlusses montiert.

Nach einer früheren, am 20.2.1983 eingereichten Anmeldung desselben Inhabers (deutsche Patentanmeldung P 34 32 639.1 vom 5.9.84 - NIRA S.p.A. entsprechend italienische PA Nr. 12702 A/83) besteht der Verschluß des Reaktorkerns aus einem mit dem kleinen Drehverschluß integrierten Metallblech. Diese Lösung, die einerseits die Abnehmbarkeit des Kernverschlusses gegenüber dem kleinen Drehverschluß verhindert, ermöglicht eine kleinere Dimension des kleinen Drehverschlusses und des ganzen Hauptbehälters des Reaktors, was eine größere Einfachheit und Wirtschaftlichkeit als Folge hat.

Ferner ist bekannt, daß unter dem Reaktorkernverschluß ein sogenannter "unterer" Kesselschuß vorgesehen ist, der sich zwischen dem Verschluß des Reaktorkerns und dem Kern des Reaktors erstreckt und ein Paar Rohrwände einschließt, die vorwiegend eine Stütz- und Führungsfunktion für eine Reihe Rohre hat, in deren Innerem Kontrolleinrichtungen und für den Reaktorkern bestimmte Sensoren gelagert sind.

Die Erfindung stellt sich als Aufgabe einen unteren Kesselschuß für einen Reaktorkernverschluß zu schaffen, der auch auf einem mit dem kleinen Drehverschluß integrierten Verschluß des Kerns vorteilhaft angebracht werden kann, wie bereits bei der oben genannten italienischen Patentanmeldung vorgesehen.

-y-

Erfindungsgemäß ist die untere Rohrwand und die obere Rohrwand des erwähnten Kesselschusses nach unten gewölbt und durch ein Y-förmiges Verbindungsstück mit der zylinderförmigen Wand des Kesselschusses verbunden: das bedingt in den Rohrwänden vorwiegend Membranspannungen, weshalb diese Rohrwände unterdimensioniert sein können und trotzdem die gleiche Robustheit behalten, wie die herkömmlichen wesentlich flachen Rohrwände, die sich notwendigerweise wie Platten verhalten und folgedessen außer Zugspannungen auch Biegespannungen ausgesetzt sind.

Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Kesselschuß ein Stützrost für die aus der unteren Rohrwand herausragenden Rohrenden vorgesehen. Dieser Rost ist aus einer Anzahl verschiedener Modulatorkomponenten hoher Biegefestigkeit gebildet, die jedoch einen niedrigen Widerstand gegen den Durchfluß der Natriumströmung aufweisen.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen schematisch zusammengefaßt; Gegenstand und Vorteile der Erfindung sind in der untenstehenden Beschreibung und anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Kesselschusses, der zusammen mit dem daraufliegenden im Ausführungsbeispiel einstückig mit einem kleinen Drehverschluß ausgebildeten Kernschluß dargeteilt ist;

Fig. 2 eine Draufsicht des kleinen Drehverschlusses, die dazu dient, Fig. 1 besser verständlich zu machen;

Fig. 3 eine Vergrößerung des unteren Kesselschusses von Fig. 1, zusammen mit dem kleinen Drehverschluß und mit dem Kernverschluß;

Fig.4 eine Vergrösserung des durch den Kreis IV in Fig.3 gekennzeichneten Details/

Fig.5 einen vergrösserten Teilschnitt nach den Pfeilen V - V in Fig.3 und einen Teil des das Ende der von der unteren Rohrwand des unteren Kesselschusses heraustretenden Rohre stützenden Modularrostes .;

Fig.6 eine perspektivische Ansicht des bereits in Fig.5 in Draufsicht dargestellten Rostteils;

Fig.7 einen weiter vergrösserten Schnitt nach der gestrichelt dargestellten Ebene VII in Fig.6; Fig. 8 eine Sicht nach der Ebene VIII-VIII in Fig.7; Pig.9 eine Sicht nach der Ebene IX-IX in Fig.5

In den Figuren ist in seiner Gesamtheit der aus einem zylinderfSrmigen äusseren Kesselschuss 11, einer kreisförmigen flachen oberen Platte 12 und einer flachen unteren Platte , mondförmig,gebildete kleine Drehverschluss mit 10 bezeichnet.

In zur Achse 14 des kleinen Drehverschlusses exzentrischer Lage liegt der Kesselschuss 21 des als Ganzes mit 20 bezeichneten Kernverschlusses .

Die untere Rohrwand 23 des Kernverschlusses 20 ist gewölbt mit nach oben gerichteter Konkavität,ein Merkmal, das erfindungsgemäss den zwei Rohrwänden des unteren Kesselschusses gemeinsam ist.

Sowohl durch den kleinen Drehverschluss,wie durch-lenKernverschluss sind zahlreiche mit der Bezugszahl 15 bzw. 25 bezeichnete senkrechte Rohre hindurchgeführt .

Ein Kühlmittel wird ins Innere des kleinen Drehverschlusses und des Kernverschlusses eingespeist und zweckmässige mit Durchtrittsöffnungen versehene Diaphragmer/26 bestimmen die Kühlmittelbahn.

Der zylinderförmige Kesselschuss 21 des Kernverschlusses 20 erstreckt sich unterhalb der unteren Rohrwand 23 und bildet den erfindungsgemässen unteren Kesselschuss .Dieser ist in seiner Gesamtheit mit der Bezugszahl 30 bezeichnet.

Im unteren Kesselschuss 30 sind zwei Rohrwände, eine obere Rohrwand 3I bzw.eine untere 32 vorgesehen . Durch diese sind Rohre 35 hindurchgef.ührt ,die im allgemeinen an den Verlän-

unterbrechend

gerungen der Rohre 25 angeordnet sind,die/unten von der unteren Rohrwand 23 des Kernverschlusses 20 heraustreten·

Bekanntlich ist weder der Kesselschuss 30 noch die Rohre 35 gegenüber dem umge"^en^^enflüssigen Natrium dicht und weisen deshalb die in Fig.3 deutlich ersichtlichen Durchtritt söf fnungen auf.

Der untere Kesselschuss 30 ist oben·an dem Kesselschuss 21 des Kernverschlusses angeschweisst und bildet dessen natürliche Verlängerung nach unten .

In dem erstbeschriebenen in Pig«. I dargestellten Ausführungsbeispiel weist der untere Kesselschuss 30 einen nach oben gerichteten und sich fast in der ganzen Länge erstreckenden zylindrischen Teil 41 ,einen kurzen stumpfkegelförmigen Teil H2 und einen zylinderförmigen Endteil 43 auf,dessen Durchmesser grosser und dessen Länge kleiner ist,als der obere zylindrische Teil 4l.

In Pig.3 asti.etn alternatives Ausführungsbeispiel dargestellt/bei welchem der stumpfkegelförmige und der zylinderförmige Teil nicht erscheinen. . Das ändert jedoch das Wesen der Erfindung nicht,die immer gewölbte,mit nach aussen gerichteter Konkavität versehene Rohrwände und einen aus modularen Elementen gebildeten Stutzrost vorsieht.

Zum Einsatz der erfindungsgemässe Rohrwände 31 bz.32 mit gewölbter Form und nach oben gerichteter Konkavität ist es vorgesehen ,dass die Verbindung zwischen dem zylinderförmigen Teil des Kesselschusses 30 und/dem Rand der zwei Rohrwände mittels'ein/Verbindungselement/in Form eines umgekehrten (Y) ausgebildet wird,wie in Fig.4 mit der Bezugszahl 50 dargestellt. Auf den drei Schenkeln dieses Y-förmigen Verbindungselements 50 sind durch Stumpfschweissung die den Kesselschuss 30 und den Rand der Rohrwand 31,bzw.32 bildenden Blechplatten angeschweisst .

Erfindungsgemäss wird das Verbindungselement 50 vorzugsweise durch rascham-s⁰*¹⁶ Bearbeitung eines ringförmigen Elements ausgebildet,dessen radiale Dicke mindestens gleich der radialen Dicke des Fertigstückes ist .

Ein solches Fertigungsverfahren ist deshalb erforderlich,weil das Verbindungselementyhicht nur mechanisch beansprucht, sondern auch - u.z.insbesondere- wärmebeansprucht wird und diese Wärmebeanspruchung gestaltet sich als ein echter Thermoschock ,da besonders bei den Ubergangsphasen der Anlage

die verschiedenen Bestandteile derselben sprunghaften Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Ein gleichartiges Verbindungselement wird auch für die Verbindung der unteren Rohrwand 2 3 des Reaktorverschlusses angewandt, wenn dieser Verschluß gemäß der oben angeführten italienischen Patentanmeldung, mit dem kleinen Drehverschluß integriert ausgebildet ist. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen in ihrem oberen Teil diese Ausführung.

Der durch die gewölbten Rohrwände gebotene Vorteil ist bereits im einleitenden Teil der Anmeldung erläutert worden und ist aus der Arbeitsweise der Rohrwände ersichtlich, die vornehmlich einer Zugbeanspruchung ausgesetzt sind, während die Biegebeanspruchungen in Vergleich zu den bei einer herkömmlichen flachen Rohrwand vorkommenden drastisch reduziert sind. Die zur Aufnahme von Steuerelementen des Reaktorkerns, oder Sensoren und Zu- und Ableitungen dienenden Rohre 35 treten unterhalb der unteren Rohrwand hervor, so daß ihr von der Natriumstörmung angeströmtes unteres Ende eine Stützvorrichtung erfordert. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein modularer Stützrost 60 vorgesehen, das an seinem Umfang durch den unteren Kesselschuß 30 und mittels radial ausragenden Rippen auch von den einen größeren Durchmesser aufweisenden Rohren 135 gestützt wird. Der Rost 60 weist sechseckige Maschen auf und wird durch die Verbindung mittels Zapfen von sternförmigen Elementen mit Dreieckgrundriß 62 erhalten. Ein jedes dieser Elemente 62 ist mit einer zentralen, wesentlich zylindrischen Nabe 63 versehen, von der unter 120° drei vertikal abgeflachte Speichen 64, 65 und 66 ausgehen. Jede dieser Speichen endet an dem jeweiligen freien Ende mit einer

jeweils in verschiedener Höhe angeordneten Buchse 67, 68,

69 so daß jeweils drei Buchsen, die verschiedenen am gleichen

Punkt zusammenlaufenden Ästen von drei Sternelementen angehören die Bildung eines Gelenks ermöglichen.

In diesem Fall erhält man, daß der Zapfen eines jeden durch die Übereinanderlagerung der drei erwähnten Buchsen 67, 68 und 69 gebildeten Gelenks aus einem der Rohre mit kleinerem Durchmesser 233 des unteren Xesselschusses 30 besteht, wählend wie bereits gesagt - die Rohre 133 größeren Durchmessers mit denRippen bzw. Ansätzen 61 versehen sind, die zweckmäßig gelocht einen Zapfen aufnehmen können, der auch die in der Mitte jedes sternförmigen Elements angeordnete gelochte Nabe 63 durchdringt. In Höhe der Innenfläche des Kesselschusses 30 tieten abgeflachte Konsolen 70 mit nach Innen in Form von "U" gerichtetem Profil hervor; die Schenkel dieses "U" stützen weitere zwei koaxiale und übereinanderliegende Buchsen 71 und 72.

Zwischen diesen zwei Buchsen können auf der einen Seite die Endbuchse, z.B. die Buchse 69, eines Schenkels des sternförmigen Elementes und auf der anderen Seite zwei Scheiben 7 3 und 74 gleicher Dicke wie die der anderen zwei Schenkel 67 und 68 des sternförmigen Elements eingesetzt werden. Dadurch erlauben die Scheiben 72 und 73, daß die Konsole 70 jede beliebige der drei Buchsen 67, 6 8 und 69 stützen kann. Der so erzielte Modularrost gestattet weite Wärmeverformungsmöglich-keiten, da die Maschen des Rostes 60, die eine sechseckige Form aufweisen, aus drei an ihren Enden gegenseitig gelenkig verbundenen starren Ästen gebildet sind.

Der Grundriß der sechseckigen Maschen muß sich natürlich den sechseckigen Maschen der den Reaktorkern bildenden prismaförmigen Elemente anpassen.

Der Zapfen jedes Buchsendreisterns 67, 68, 69 ist, außer im Bereich des Umfangs des Rostes 60, durch ein Rohr 235, welches einen Sensor enthält, der sich bis hinein in den Reaktorkern erstreckt, gebildet.

Dieses Rohr 2 35 ist am unteren Ende vom Rost 60 abgestützt, während in höherer Lage zwei Stützarme 79 vorgesehen sind.

Der untere Teil der Leitungen 235 ist gerade ausgebildet, der obere Teil kann dagegen jede beliebige gebogene Gestaltung annehmen, die es ermöglicht, dank der weiten auf den Seitenflächen des Kesselschusses in der Zeichnung nicht einzeln dargestellten, vorgesehenen öffnungen in die Kesselschußwand einzudringen. Dadurch können die Leitungen einiger dieser Sensoren mit ihrem unteren Ende in dem Kesselschuß 60 und mit ihrem oberen Teil außerhalb desselben, oder umgekehrt, liegen.

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

Leerseite -

Claims

Patentansprüche

l/)Unterer Kesseischuss eines Reaktorkernverschluseses der Art,die ein Paar vom Kesselschuss gestützte Rohrwände vorsieht,wobei der Kesselschuss unmittelbar oder mittelbar vom Kernverschluss gehalten wird, dadurch gekennzeichnet,dass die genannten Rohrwände konkav,mit nach oben gerichteter Konkavität ausgebildet u^d mit dem zylinderförmigen Kesselschuss durch einen radialen Querschnitt in Form eines umgekehrten (Y) aufweisende ,ringförmige Verbindungselemente verbunden sind .
2.) Unterer Kessseischuss nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnetjdass die ringförmigen Verbindungselemente mit radialem Querschnitt in Form eines umgekehrten(Y) durch mechanische Bearbeitung aus einem wesentlich zylindrischen Element herausgearbeitet sind .

oder 2
3·) Unterer Kesselschuss nach Anspruch l/dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Teil ein Stützrost für die von der unteren Fläche der unteren Rohrwand heraustretenden Rohre vorgesehen ist,wobei dieser Rost aus sternförmigen Modularelementen mit drei im Kreis in gleichen Abständen angeordneten Armen gebildet ist.
4.) Unterer Kesselschuss nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass diese dreiarmigen,sternförmigen Modularelemente eine zentrale Nabe aufweisen,von welcher sich in radiale Richtung drei abgeflachte Arme erstrecken,an deren Enden

- 10 -

.1.

drei in der Höhe versetzt angeordnete Naben vorgesehen sind, so daß die Muffen an den Enden der Arme der sternförmigen Elemente sich aufeinanderlegen können.
5. Unterer Kesselschuß nach Anspruch 4 dadurch

gekennzeichnet, daß durch die oben angeführten Endmuffen Rohre mit kleinerem Durchmesser geführt sind, die unten vom unteren Kesselschuß herausragen.
6. Unterer Kesselschuß nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die angeführten Endmuffen auf dem Umfang des Rostes Zapfen vorgesehen sind, welche von aus der Innenfläche des unteren Kesselschusses herausragenden Winkelstücken getragen werden.
7. Unterer Kesselschuß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Wand des Kesselschusses zur Aufnahme der Leitungen zu den in Höhe des Reaktorkerns angeordneten Sensoren des Kesselschusses mehrere größere öffnungen aufweist.
8. Unterer Kesselschuß nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen gemäß der in der Beschreibung erläuterten und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen gebaut und istalliert wird.