DE2346638B2 - Druckwasser-kernreaktoranlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckwasser-Kernreaktoranlage mit einem Reaktordruckbehälter, der in der Reaktorgrube eines biologischen Schildes angeordnet ist, und mit mindestens einer an den Reaktordruckbehälter angeschlossenen Primärkühlmittel-Rohrleitung, die durch den biologischen Schild führt und im Bereich der Reaktorgrube konzentrisch und im Abstand von einem Rohrstück umgeben ist, wodurch zwischen ihm und der Rohrleitung ein zylinderförmiger Ringquerschnitt entsteht, wobei das Rohrstück durch Ringschieber gebildete Verschlußmittel aufweist.

Eine solche Kernreaktoranlage ist bekannt (US-PS 53 853). Hierbei ist der Ringschieber durch Kolbenringe gebildet, welche im Falle eines Risses in der Wand des Reaktordruckbehälters durch den entstehenden Oberdruck in Achsrichtung der Hauptkühlmittelleitung gegen entsprechende Dicht-Gegenflächen geschoben werden, wodurch die Austrittsmenge des Kühlmittels begrenzt werden soll.

Durch die Erfindung wird demgegenüber die äußere konzentrische Rohrleitung zu einem anderen Zweck ausgenutzt Der Abstand der Rohrleitung zum biologischen Schild kann zur Folge haben, daß bei einem Bruch der Rohrleitung das aus dem Primärkreislauf des Druckwasserreaktors austretende Kühlmittel einen unerwünscht hohen Druck auf die Außenseite des Reaktordruckbehälters ausübt, da ja der Druckbehälter mit Spalt in seiner Grube gelagert ist Das heißt, das Kühlmittel würde aus der Rohrleitung und über den Ringspalt in den Reaktorgrubenringraum, der den Druckbehälter umgibt, eindringen. Damit würden Kräfte wirksam werden, die nach oben, also den im Normalbetrieb vorhandenen Kräften entgegengerichtet sind. Angesichts der großen Abmessungen des Reaktordruckbehälters und der beträchtlichen Drücke im Primärkreis können daraus Beanspruchungen entstehen, die bei der bekannten Anordnung nur mit einer sehr starken Abfangkonstruktion zu beherrschen wären.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckwasser-Kernreaktoranlage der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß unerwünschte Druckkräfte auf den Reaktordruckbehälter im Falle des Austritts von Primärkühlmittel aus einer Hauptkühlmittelleitung vermieden sind.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Druckwasser-Kernreaktoranlage der eingangs näher definierten Art dadurch gelöst, daß durch die genannten Verschlußmittel im Normalbetrieb der Ringquerschnitt begrenzbar ist. jedoch im Falle eines Lecks der Rohrleitung ein Entlastungsquerschnitt für den die Rohrleitung uirgebenden Raum nach außen, durch den biologischen Schild hindurch, freigebbar ist. Auf diese Weise verhindert das Rohrstück das Eindringen von Reaktorkühlmittel in die Reaktorgrube, so daß die beschriebenen Kräfte gar nicht entstehen können, wenn ein Bruch des Primärkühlkreises auftritt. Im Normalbetrieb kann jedoch durchaus eine Verbindung zwischen der Reaktorgrube und dem Rohrstuck bestehen, um eine Kühlmittelströmung längs der Rohrleitung im Bereich des biologischen Schildes zu ermöglichen.

Die Erfindung unterscheidet sich damit auch von anderen bekannten Kernreaktoranlagen, bei denen die Primärkühlmittel-Rohrleitungen konzentrisch von einem Rohrstück umgeben sind (FR-PS 15 23 111, DT-AS 15 64 054 und 10 97 048 sowie GB-PS 9 80 386). Bei diesen bekannten Kernreaktoranlagen dient der vorhandene Radialspalt lediglich dazu, die Rohrleitung überhaupt montierbar zu machen, und unter Umständen dazu, eine gewisse Zugänglichkeit zur Rohrleitung zu ermöglichen, die für Wiederholungsprüfungen an der Rohrleitung notwendig ist. Bei der Anordnung nach der DT-AS 15 64 054 dienen die konzentrischen Rohrleitungen zur Hin- und Rückleitung des Kühlmittels.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem in den aus Beton bestehenden biologischen Schild einbetonierten Mauerrohr ist ein Ringspalt zwischen Mauerrohr und/oder Rohrstuck und Rohrleitung durch einen Ringschieber verschließbar. Der Ringschieber soll die im Normalbetrieb vorliegende Kühlmittelströmung durch das Rohrstuck und/oder das Mauerrohr unterbrechen, wie oben angedeutet wurde,

um damit das Eindringen des Reaktorkühlmittels in die Reaktorgrube zu unterbinden. Hierzu kann der Ringschieber mit einem geeigneten Motorantrieb, z. B. einem hydraulischen Antrieb in Abhängigkeit von geeigneten Betriebsgrößen, wie Druck, Temperatur, Strahlungsintensität usw. verstellt werden. Andererseits kann mit dem Ringschieber auch eine selbsttätige Sperrung erreicht werden, wenn der Ringschiebar mit seinen beaufschlagten Flächen selbst druckabhängig betätigbar ist. Dies gilt sowohl für den Fall, daß ein besonderer Ringschieber eingesetzt wird, als auch dann, wenn das Doppelrohr selbst als Ringschieber beweglich angeordnet ist

Ein weiteres Merkmal einer Ausführungsform der Erfindung ist es, daß Reaktordruckbehälter und/oder an der Rohrleitung Anschläge vorgesehen sind, die Kräfte mit Hilfe des Rohrstückes in den biologischen Schild einzuleiten gestatten. Mit solchen Anschlägen kann man nämlich erreichen, daß der Reaktordruckbehälter im Bereich der Rohrleitung selbst festgelegt wird, wo in erster Linie mit Reaktionskräften im Strömungsfall zu rechnen ist, ohne daß das weitgehend freitragende Rohrstück belastet ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist in F i g. 1 in einem Längsschnitt ein Rohrleitungsanschluß des äußeren Primärkühlkreises an den Reaktordruckbehälter eines Druckwasserreaktors gezeichnet. Einzelheiten des Anschlusses zeigt F i g. 2 ebenfalls in einem Schnitt. F i g. 3 zeigt eine Einzelheit.

Der Reaktordruckbehälter 1 besitzt eine zylindrische Außenwand 2, aus der im wesentlichen nur Rohrleitungsstutzen 3 herausragen, mit denen das als Primärkühlmittel verwendete leichte Wasser vom Reaktordruckbehälter zu einem nicht gezeichneten Dampferzeuger und zurück geführt wird. Er sitzt in einer zylindrischen Reaktorgrube 4, aus der die Stutzen 3 radial herausführen.

An die Stutzen 3, die in nicht weiter dargestellter Weise um den Umfang des Reaktordruckbehälters verteilt sind, schließen sich Hauptkühlmittelleitungen an, deren Rohre mit 5 bezeichnet sind. Diese Rohre führen, wie man sieht, im Abstand 6 durch den Beton 7 des biologischeil Schildes, der den Reaktordruckbehälter 1 umgibt. Im Beton 7 ist ein Mauerrohr 8 befestigt, das an den Stirnseiten mit zwei Ringscheiben 9 über den Beton 7 greift.

Der Abstand 6 zwischen dem Rohr 5 und dem Mauerrohr 8 bildet einen Ringraum. In diesem ist konzentrisch etwa in der Mitte zwischen beiden ein Rohrstück 10 geführt, das sich außerhalb des Betons 7, also im Spalt 11 zwischen dem Reaktordruckbehälter 1 und dem Beton 7 in Form eines Ringes 12 mit etwa der fünffachen Wandstärke des Rohrstückes 10 fortsetzt.

An dem dem Reaktordruckbehälter 1 zugekehrten Ende des Ringes 12 ist ein Flansch 14 angeschweißt, der in das Innere des Ringes 12 weist und dort mit einer unter 45° abgeschrägten Kante 15 an einer entsprechend abgeschrägten Außenfläche 16 des Rohrstutzens 3 anliegt. Ferner sind im Inneren des Ringes 12 Abstandsstücke 18 angeordnet, mit denen der Ring in bezug auf den Stutzen 3 und das Rohr 5 zentriert ist

Das dem Reaktordruckbehälter 1 abgekehrte Ende des Rohrstückes 10 besitzt ebenfalls einen flanschähnlich nach außen abgewinkelten Ring 20. Dieser ist, wie F i g. 3 in größerem Maßstab zeigt mit einem Bolzen 21 unter Zwischenlage von Tellerfedern 22 festgelegt die über den Flanschring 20 das Rohrstück 10 gegen einen Anschlag 23 pressen.

Am Ansatz des Ringes 12 am Rohrstück 10 ist eine Ringscheibe 25 bei 26 gelenkig gelagert wie aus der F i g. 2 hervorgeht. Die Ringscheibe 25 trägt zu diesem Zweck einen Vorsprung 27. in dem ein Bolzen 28 gelenkig gelagert ist. Der Bolzen 28 ist in das Ende des Ringes 12 eingeschraubt Auf der gegenüber liegenden Seite trägt die Ringscheibe 25 einen weiteren Gelenkzapfen 30. An diesem greift eine Stange 31 an, die durch einen Anschlag 32 geführt ist Auf der Stange sind zwei Muttern 33 befestigt die mit ihrem Abstand zum Anschlag 32 die maximale Öffnungsbewegung der Ringscheibe 25 festlegen.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist im Normalbetrieb eine begrenzte Strömung durch einen Luftkanal 35 in Richtung des Pfeils 36 möglich, wobei auch das Rohrstück 10 umspült wird. Entsteht jedoch im Luftkanal 35 oder den damit verbundenen Räumen z. B. bei einem Unfall ein erhöhter Druck, so kann die als Rückschlagventil wirkende Ringscheibe 25 aufklappen. Dadurch wird ein vergrößerter Öffnungsquerschnitt geschaffen, der aus der Reaktorgrube 4 herausführt, so daß eine Druckentlastung stattfindet.

Bei einem sehr hohen Druck in dem durch eine Wärmeisolierung abgetrennten Raum 39 der Reaktorgrube 4 zwischen dem Reaktordruckbehälter 1 und dem Beton 7 des biologischen Schildes wird auch noch der Ring 12 entgegen der Wirkung der Federn 22 vom Reaktordruckbehälter 1 weggeschoben, wodurch ebenfalls ein Entlastungsquerschnitt freigegeben wird. Dennoch ist es weitgehend ausgeschlossen, daß etwa bei einem Bruch der Primärleitung 5 ausströmendes Kühlmittel im Inneren der Reaktorgrube 4 einen erhöhten Druck aufbaut. Dieses Kühlmittel wird nämlich mit dem Rohrstück 10 aus dem Bereich des biologischen Schildes herausgeführt. Der verdickt ausgeführte Ring 12 sorgt dabei für eine ausreichende mechanische Festigkeit des Rohrstückes 10 in den Teilen, in denen keine Druckentlastung durch eine Abstützung am Beton 7 oder durch einen Gegendruck möglich ist. Es kann darüber hinaus auch als Anschlag am Stutzen 3 vom Reaktordruckbehälter 1 ausgehende Kräfte aufnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Druckwasser-Kernreaktoranlage mit einem Reaktordruckbehälter, der in der Reaktorgrube eines biologischen Schildes angeordnet ist, und mit mindestens einer an den Reaktordruckbehälter angeschlossenen Primärkühlmittel-Rohrleitung, die durch den biologischen Schild führt und im Bereich der Reaktorgrube konzentrisch und im Abstand von einem Rohrstück umgeben ist, wodurch zwischen ihm und der Rohrleitung ein zylinderförmiger Ringquerschnitt entsteht, wobei das Rohrstück durch Ringschieber gebildete Verschlußmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch is diese Verschlußmittel (25, 31 bzw. 23, 21, 22) im Normalbetrieb der Ringquerschnitt (6) begrenzbar ist, jedoch im Falle eines Lecks der Rohrleitung (5) ein Entlastungsquerschnitt für den die Rohrleitung (5) umgebenden Raum nach außen, durch den biologischen Schild (7) hindurch, freigebbar ist.

2. Druck wasser- Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 mit einem in den biologischen Schild einbetonierten Mauerrohr, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringspalt zwischen Mauerrohr (8) und Rohrstück (10) und/oder dem Rohrstück (10) und der Rohrleitung (5) durch einen Ringschieber (IZ 25,31) verschließbar ist.

3. Druckwasser-Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Reaktordruckbehälter (1) und/oder an der Rohrleitung (5) Anschläge vorgesehen sind, die Kräfte mit Hilfe des Rohrstückes (10) in den biologischen Schild (7) einzuleiten gestatten.

4. Druckwasser-Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (10) selbst als Ringschieber bewegbar ist.

5. Druckwasser-Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rohrstück (10) und Reaktordruckbehälter (1) ein verstärkter Ring (12) die Hauptkülmittelleitung (5) konzentrisch mit Spalt umgibt und mit seinem einen Ende mit einem Flansch (14) am Rohrstutzen (3) der Hauptkühlmittelleitung befestigt ist, dagegen mit seinem anderen Ende mit dem koaxialen Mauerrohr den Ringspalt für den Ringschieber (25,30) bildet, und daß bei Auftreten eines sehr hohen Druckes in dem den Reaktordruckbehälter umgebenden Reaktorgruben-Raum dieser Ring (12) unter Freigabe eines Entlastungsquerschnitts axial verschiebbar ist.