FI83711B - Kaernreaktor. - Google Patents

Description

1 83711

Ydinreaktori

Keksinnön kohteena on ydinreaktori, jossa on kuumaa pai-neenalaista väliainetta sisältävä reaktoriastia, jossa on sisääntulo- ja ulosmenoyhteet, joihin on hitsattu sisääntulo- ja ulosmenoputket reaktoriastian ollessa sijoitettu onteloon, jonka muodostaa astiaa välimatkan päässä ympäröivä tiivis, betoninen suojaseinämä.

Keksintö liittyy vedellä jäähdytettyjen ydinreaktoreiden yläosaa tukeviin ja ympäröiviin rakenteisiin ja laitteisiin. Onnettomuusanalyyseihin, joita Amerikan Yhdysvaltojen sätei-lyturvallisuusviranomaiset (Nuclear Regulatory Commission, NRC) edellyttävät ydinvoimala!tossuunnitelmilta, sisältyy j äähdytteenmenetysonnettomuus. Jäähdytteenmenetysonnettomuus on määritelty pääkiertopiirien putkiston äkilliseksi kehää pitkin valituissa kohdissa tapahtuvaksi giljotiini-katkeamaksi. Pääkiertopiirin laitteet on suunniteltava siten, että ne sietävät jäähdytteenmenetysonnettomuuden ilman, että reaktorisydämen jäähdytys keskeytyisi. Erikoisesti niissä komponenteissa, jotka osallistuvat hätäruiskutukseen, ohjaussauvojen laukaisuun ja reaktorisydämen mekaanisten ominaisuuksien säilyttämiseen, ei saa ylittää NRC- ja ASME-määräyksissä määriteltyjä "vauriokuormitusrajoja". Eräänä pääkiertopiirin putkiston kohtana, jossa jäähdytteenmenetysonnettomuuden mahdollisuus on huomioitava, on reaktoriastian yhteen ja yhteen suojarenkaan välinen hitsiliitos. Yhteen suojarengas on ruostumatonta terästä oleva rengas, joka on hitsattu hiiliteräsyhteeseen reaktoriastian valmistuspaikalla. Sen tarkoituksena on välttää kentällä suoritettavan kaksimetallihitsauksen tarve pääkiertoputkia reaktoriastian yhteisiin liitettäessä. Mahdollinen jäähdytteenmenetysonnettomuus yhteen suojarenkaan sijaintikohdassa merkitsisi reaktoriastian ja primaarisuojan välisen tilan tulemista paineenalaiseksi rikkoutuvan yhteen läheisyydessä. Tämä reaktoriastian tuleminen paineenalaiseksi aiheuttaa epäsymmetrisen kuormituksen reaktoriastiaan ja sen tukijärjestel- 2 83711 miin. Tämä tila aiheuttaa reaktoriastian tukianturoihin kuormituksia, jotka voivat ylittää vauriokuormitusrajat.

Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena on siten saada aikaan reaktoriontelojärjestely, joka pienentää painevaiku-tuksia ja tuloksena olevia epäsymmetrisiä voimia, joita reaktoriastiaan kohdistuu murtumaonnettomuuden aikana.

Ratkaisuna on keksinnön mukaan alussa mainittua tyyppiä oleva ydinreaktori, jolle on tunnusomaista se, että reaktorin suojaseinämä rajaa sisääntulo- ja ulosmenoyhteiden ja -putkien alueella leveän rengasmaisen tilan, joka ympäröi reaktoriastiaa suojaseinämän sisäpuolella sisääntulo- ja ulosmenoputkien korkeudella, €ittä suojaseinämässä on tarkastusaukkoja, jotka johtavat suojaseinämän läpi rengasmaiseen tilaan vierekkäisten sisääntulo- ja ulosmenoyhteiden ja -putkien välisistä kohdista, mainittujen yhteiden ja putkien välisten hitsausliitosten sijaitessa rengasmaisessa tilassa siten, että ne voidaan tarkastaa vastakkaisilta sivuilta, että väliaineen virtaus mainittujen hitsausliitosten murtumakohdasta on järjestetty purkautumaan murtuman vastakkaisilla puolilla olevista tarkastusaukoista poispäin reaktoriastiasta ja että reaktorissa on välineet astiaa kohti suuntautuvan väliainevirtauksen estämiseksi.

Keksinnön mukainen järjestely vähentää reaktoriastiaan kohdistuvaa epäsymmetristä kuormitusta, joka aiheutuu reak-toriontelon epäsymmetrisestä paineistuksesta, joka seuraa yhden yhteen kohdalla tapahtuvasta jäähdytteenmenetysonnet-tomuudesta. Tuloksena on se, että putkimurtuman aikana suihku tulee johdetuksi poispäin reaktoriastiasta, mikä on aikaansaatu supistamalla putkimurtuman suihkun reaktoriastiaa kohti johtavia teitä ja muodostamalla avoimia kanavia poispäin reaktoriastiasta.

Keksintö ilmenee paremmin seuraavasta parhaana pidetystä suoritusmuodosta, joka on esitetty vain esimerkkinä oheisissa piirustuksissa, joissa: 3 83711 kuvio 1 on kaaviollinen päällyskuvanto tunnetusta reakto-riontelosta, kuvio 2 on kaaviollinen sivukuvanto tunnetusta reaktorion-telosta, kuvio 3 on kaaviollinen päällyskuvanto uudesta reaktorionte-losta, kuvio 4 on kaaviollinen sivukuvanto uudesta reaktorionte-lokonstruktiosta sisääntuloyhteen kohdalta, kuvio 5 on yksityiskohta kuviosta 4, kuvio 6 on kaaviollinen sivukuvanto uudesta reaktorionte-losta ulostuloyhteen kohdalta ja kuvio 7 on yksityiskohta kuviosta 6.

Tunnettu reaktoriontelon 4 järjestely on esitetty kuvioissa 1 ja 2. Reaktoriastiaa 1 ympäröi betoninen primaarisuojasei-nämä 2, joka on muotoiltu seuraamaan tarkasti reaktoriastian 1 muotoa.

Primaarisuojan 2 läpi kulkee kahdeksan putkikanavaa 3, joiden läpi pääkiertoputket 9 ja yhteet asennetaan. Putki-kanavan 3 ja putkieristyksen 5 ulkopinnan välillä on vain 5 cm väli. Primaarisuojan 2 läpi kulkee myös kahdeksan (joista yksi on esitetty) käytönaikaisen tarkastuksen aukkoa 6, joista yksi on kunkin yhteen yläpuolella, mahdollistamaan luoksepäästävyys käytönaikaista tarkastusta varten. Jokainen näistä aukoista 6 on suljettu poistettavalla betonitulpalla 7. Jäähdytetteenmenetysonnettomuuden tapahtuessa yhteen suojarenkaan hitsauksessa 8 putkikanava 3, käytönaikaisen tarkastuksen aukko 6 ja reaktoriontelo 4 tulevat paineen-alaisiksi seurauksena katkenneesta putkesta 9 poistuvasta suurenergiaisesta vedestä ja höyrystä. Höyry-vesiseoksen poistumistie kulkee ulos putkikanavan 3 kautta ja suojaseinämän 2 ja reaktoriastian 1 väliseen onteloon 4. Tämän transientin aiheuttama paineen nousu saavuttaa lopulta tasapainotilan ontelossa 4. Transientin ensimmäisen sekunnin aikana reaktorionteloon voi muodostua oletetun putkimurtuman sisältävän yhteen lähelle jopa 70 kg/cm^ suuruinen paine-huippu. Tämä painehuippu aiheuttaa astiaan 1 epäsymmetrisen * 83711 kuormituksen, joka voi saavuttaa jopa 4 000 000 kg voima-arvon.

Uusi reaktoriontelojärjestely, joka on suunniteltu reakto-riontelon paineongelman ratkaisemiseksi, on esitetty kuvioissa 3-7. Tämä uusi reaktoriontelojärjestely eroaa nykyisestä reaktoriontelojärjestelystä seuraavasti: 1. Reaktoriastiaa kiertää käytönaikaisen tarkastuksen suorittamista varten 94 cm leveä rengasmainen tila yhteiden korkeudella.

2. Kunkin yhteen yläpuolella olevat kahdeksan suurta käytönaikaista tarkastusta varten olevaa aukkoa 6 on korvattu kahdeksalla 75 cm läpimittaisella aukolla 6, jotka sijaitsevat kunkin yhdeparin välissä. Näitä aukkoja 6 ei ole suljettu minkäänlaisilla tulpilla 7.

3. Pääkiertoputken kanavaa 3 primaarisuojassa 2 on laajennettu ja sen poikkileikkausmuotoa on muutettu pyöreästä pitkulaiseksi.

4. Reaktoriastiaa 1 kiertää 35 cm paksuinen radiaalinen suojaseinämä 11 henkilöstön suojaamiseksi yhteen ja suoja-renkaan välisten hitsauksien käytönaikaisen tarkastuksen aikana rengasmaisessa tarkastustilassa 10.

5. Murskautumaton eristys 5 korvaa normaalin eristyksen 5 reaktoriastian 1 yhteen kohdalla ja putkikanavan 3 läpi kulkevan pääkiertoputken 9 osan päällä.

6. Jokaiseen laajennettuun putkikanavaan 3 on sijoitettu putkien hätätuet, jotka muodostuvat liikettä rajoittavista kiiloista 12.

Jäähdytteenmenetysonnettomuuden sattuessa yhteen ja suoja-renkaan välisessä hitsauksessa 8 pääkiertoputken 9 katkennut pää alkaa siirtyä normaaliasennostaan avaten aukkopinnan, 5 83711 jonka kautta suurienergiainen höyry-vesiseos purkautuu.

Kun putki on siirtynyt hätätukien salliman matkan, liikettä rajoittavat hätätuet 12 pysäyttävät putken pään minimoiden putken aukkopinnan. Höyry-vesiseos poistuu tällöin käytönaikaiseen tarkastustilaan 10 ja virtaa kehänsuunnassa tilassa kiertäen ja ylöspäin avoimien käytönaikaisten tarkastusaukkojen 6 kautta sekä ulospäin laajennettujen putkikanavien 3 läpi. Virtausta sisäänpäin astiaa 1 kohti avustaa säteen-suunnassa 35 cm suojaseinämän 11 ja murskautumattoman yhde-eristyksen 5 välinen kapea sovitusrako.

Yhdistelmällä, jossa rajoitetaan putken murtuman alaa, edistetään astiasta poispäin kulkevaa virtausta ja estetään astiaa kohti kulkevaa virtausta, reaktoriontelon 4 painetta voidaan rajoittaa jopa tekijällä 3-4 ja tämän seurauksena reaktoriastiaan 1 kohdistuvaa epäsymmetristä voimaa voidaan pienentää tekijällä 10.

Myös useat muut tämän konstruktion ominaisuuksista ovat huomionarvoisia. (1) Putken murtuma-alan rajoittamiseksi ja astiaa 1 kohti kulkevan purkausvirtauksen rajoittamiseksi putkien hätätuissa ja reaktoriastian yhteissä tarvitaan erikoiseristys. Tähän tarkoitukseen käytetään materiaalia, jolla on hyvä lämmönjohtavuus ja erinomainen murskautumislu-juus. (2) Käytönaikaisten tarkastusaukkojen 6 aukijättäminen putkimurtumasta poispäin kulkevan purkausvirtauksen edistämiseksi lisää säteilyä laitoksen toimiessa. Näiden aukkojen koon pienentäminen 75 cm kokoisiksi ja niiden sijoittaminen yhteiden välille eikä juuri yhteiden yläpuolelle pienentävät sopivasti näitä säteilyvaikutuksia. (3) Myös laajennettu pitkänomainen putkikanava 3 muodostaa toisen säteilyn kulkutien. Pääkiertoputken 9 sijoittaminen kanavan 3 pohjan puolelle aikaansaa veden täyttämän putken 9 muodostaman lisäsuojauksen, joka helpottaa tätä toista säteilyongelmaa.

Claims (5)

6 83711

1. Ydinreaktori, jossa on kuumaa paineenalaista väliainetta sisältävä reaktoriastia (1), jossa on sisääntulo- ja ulosmenoyhteet, joihin on hitsattu sisääntulo- ja ulosmeno-putket (9) reaktoriastian (1) ollessa sijoitettu onteloon (4), jonka muodostaa astiaa (1) välimatkan päässä ympäröivä tiivis, betoninen suojaseinämä (2), tunnettu siitä, että suojaseinämä (2) rajaa sisääntulo- ja ulosmenoyhteiden ja -putkien (9) alueella leveän rengasmaisen tilan (10), joka ympäröi reaktoriastiaa (1) suojaseinämän (2) sisäpuolella sisääntulo- ja ulosmenoputkien (9) korkeudella, että suojaseinämässä (2) on tarkastusaukkoja (6), jotka johtavat suojaseinämän läpi rengasmaiseen tilaan (10) vierekkäisten sisääntulo- ja ulosmenoyhteiden ja -putkien välisistä kohdista, mainittujen yhteiden ja putkien välisten hitsausliitosten sijaitessa rengasmaisessa tilassa siten, että ne voidaan tarkastaa vastakkaisilta sivuilta, että väliaineen virtaus mainittujen hitsausliitosten murtumakohdasta on järjestetty purkautumaan murtuman vastakkaisilla puolilla olevista tarkastusaukoista poispäin reaktoriastiasta (1) ja että reaktorissa on välineet (11) astiaa (1) kohti suuntautuvan väliainevirtauksen estämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ydinreaktori, tunnettu siitä, että kutakin sisääntulo- ja ulosmenoputkea (9) ympäröi mainitussa suojaseinämässä (2) poikkileikkaukseltaan pystysuunnassa pitkänomainen putkikanava (3) putkien (9) ollessa sijoitettu putkikanavan (3) alaosan läheisyyteen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ydinreaktori, tunnettu siitä, että putkilla (9) on hätätuet, jotka muodostuvat pitkänomaisen putkikanavan (3) sisällä olevista aksiaalista liikettä rajoittavista kiiloista (12).

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen ydinreaktori, tunnettu siitä, että putkien (9) ympärille on sijoitettu murskautumatonta tyyppiä oleva eristys kanavan (3) sisällä oleviin putkien (9) osiin. 7 83711

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen reaktori, tunnettu siitä, että mainittuihin välineisiin reaktoriastiaa (1) kohti kulkevan virtauksen estämiseksi sisältyy suojaseinämä (11), jossa on osat, jotka ympäröivät läheisesti reaktoriastiaa (1) ja erikoisesti mainittuja putkia (9) ja yhteitä reaktoriastian (1) ja rengasmaisen tilan (10) välillä muodostaen kapean raon, joka rajoittaa virtausta rengasmaisesta tilasta (10) mainittuun reaktorionteloon (4). 8 83711