DE1539988C2 - Gas-cooled nuclear reactor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasgekühlten Kernreaktor mit einem die Spaltzone umschließenden Druckbehälter, an dem mehrere, getrennten Kreisläufen dienende, Kühlgas führende Zu- und Ableitungen angeschlossen sind, die durch Schließorgane abschließbar sind, wobei die Mündungen der Zuleitungen in den Druckbehälter hineinragen.The invention relates to a gas-cooled nuclear reactor with a pressure vessel enclosing the gap zone, on the supply and discharge lines that serve several separate circuits and carry cooling gas are connected, which can be locked by closing devices, the mouths of the supply lines in the Pressure vessel protrude.

Bei einer bekannten Anlage wird das in der Spaltzone erhitzte Kühlgas über mehrere Leitungen den außerhalb des Druckbehälters angeordneten Wärmetauschern zugeführt, um anschließend mittels Pumpen oder Gebläsen in mehreren Zuleitungen wieder in den Druckbehälter und von da in die Spaltzone zurückbefördert zu werden (deutsche Auslegeschrift 10 89 894).In a known system, the cooling gas heated in the gap zone is passed through several lines to the outside of the pressure vessel arranged heat exchangers supplied to then by means of pumps or Blowers in several supply lines are conveyed back into the pressure vessel and from there back into the gap zone to become (German Auslegeschrift 10 89 894).

Es ist ferner eine Kernreaktoranlage bekannt, bei der der Wärmetauscher innerhalb des Reaktordruckbehälters untergebracht ist und nur die Umwälzleitungen mit den Gebläsen für das Kühlmittel nach außen geführt sind (britische Patentschrift 8 47 636).Furthermore, a nuclear reactor installation is known in which the heat exchanger is inside the reactor pressure vessel is housed and only the circulation lines with the fans for the coolant are led to the outside (British Patent 847636).

Bei beiden Anlagen sind die Schließorgane für die Kühlmittelzu- und -ableitungen außerhalb des Druckbehälters und außerhalb der Abschirmung angeordnet. Dadurch können die Zuleitungsstutzen zwischen Schließorgan und Druckbehälter je nach Stärke der Abschirmung eine beachtliche Länge erreichen, die nach der Inbetriebnahme des Reaktors praktisch nicht mehr kontrollierbar ist. Vor allem würde ein Bruch an diesen hochbelasteten Stutzen zu schwerwiegenden Auswirkungen an der gesamten Anlage führen. In diesem Fall kann die Kühlung der Spaltzone schlagartig aussetzen, da das Kühlmittel anstatt durch die Spaltzone durch das Leck in den Zuleitungsstutzen ins Freie strömen kann. Damit besteht bei der meist geringen Wärmekapazität gasgekühlter Reaktoren, z. B. bei schnellen Brutreaktoren, die Gefahr, daß ein Teil oder alle Brennelemente infolge, mangelhafter Kühlung zerstört und fast gleichzeitig größere Aktivitätsmengen freigesetzt werden.In both systems, the closing devices for the coolant supply and discharge lines are outside the pressure vessel and arranged outside the shield. This allows the supply stubs between Closing member and pressure vessel, depending on the strength of the shield, reach a considerable length after the start-up of the reactor is practically no longer controllable. Above all, a break would appear these highly loaded nozzles lead to serious effects on the entire system. In In this case, the cooling of the gap zone can suddenly stop because the coolant instead of passing through the gap zone can flow into the open air through the leak in the feed pipe. This means that the mostly low one Heat capacity of gas-cooled reactors, e.g. B. with fast breeder reactors, the risk that a part or all fuel elements destroyed as a result of inadequate cooling and, almost at the same time, greater amounts of activity be released.

Um dieser Gefahr vorzubeugen, werden vielfach die Zuleitungen sehr stark dimensioniert oder doppelwandig ausgeführt. Dies bedingt jedoch besonders bei langen Zuleitungen einen erheblichen zusätzlichen Aufwand an Material.In order to prevent this risk, the supply lines are often very large or double-walled executed. However, this requires a considerable additional amount, especially in the case of long supply lines Material expenditure.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, einen gasgekühlten Reaktor zu schaffen, bei dem dieser Nachteil vermieden und außerdem die Betriebssicherheit der Anlage wesentlich erhöht wird. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Zuleitungen an ihren Mündungen mit je einem durch den Druck des Druckbehälters bei einseitiger Beaufschlagung schließbaren Schnellschlußorgan versehen sind. Im einfachsten Fall kann als Schnellschlußorgan ein Rückschlagventil z. B. in Form einer Rückschlagklappe verwendet werden. Bei einem Bruch einer Zuleitung wird das Schnellschlußorgan einseitig vom Druckbehälter aus beaufschlagt und schließt dadurch die schadhafte Zuleitung gegen diesen ab, so daß das von den übrigen Zuleitungen eingespeiste Kühlgas nicht durch das Leck, sondern weiterhin durch die Spaltzone strömt. Die ausströmende Kühlmittelmenge verursacht während der Übergangszeit — d. h. in der Zeit, die vergeht, bisThe object of the invention is to create a gas-cooled reactor in which this disadvantage is avoided and, moreover, the operational safety of the system is significantly increased. The solution to this problem According to the invention is that the leads at their mouths with one by the pressure of the Pressure vessel are provided with a lockable quick-release device when it is acted on from one side. In the simplest Case can be used as a quick-closing device, a check valve z. B. used in the form of a check valve will. In the event of a break in a supply line, the quick-release device is unilaterally from the pressure vessel applied and thereby closes the defective supply line against this, so that the rest of the Cooling gas fed in does not flow through the leak, but continues to flow through the gap zone. the The amount of coolant flowing out causes during the transition period - d. H. in the time that goes by until

z. B. ein weiteres Ventil am anderen Ende der Zuleitung ebenfalls geschlossen ist — zwar eine Druckabsenkung im gesamten Kühlsystem, andererseits wird eine gute Kühlung der Spaltzone aufrechterhalten, da auch derjenige Teil des Kühlmittels, der aus dem Leck ausströmt, vorher noch durch die Spaltzone geführt wurde. Es wird dadurch genügend Zeit gewonnen, z. B. das obengenannte Ventil zu schließen. Dabei ist es nicht unbedingt erforderlich, den Reaktor abzuschalten; vielmehr genügt es, die Reaktorleistung auf ein Niveau einzuregeln, das dem Kühlmitteldurchsatz der unbeschädigten Zuleitungen entspricht.z. B. another valve at the other end of the supply line is also closed - although a pressure drop in the entire cooling system, on the other hand, good cooling of the gap zone is maintained, as well that part of the coolant that flows out of the leak was previously passed through the gap zone became. This saves enough time, e.g. B. to close the above valve. It is not there absolutely necessary to shut down the reactor; rather, it is sufficient to bring the reactor power to one level to be adjusted so that it corresponds to the coolant throughput of the undamaged supply lines.

Einzelheiten der Erfindung werden beispielsweise an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigtDetails of the invention are explained, for example, with reference to the drawings. It shows

Fig.l eine Reaktoranlage mit geschlossenen Kühlkreisläufen,Fig.l a reactor system with closed cooling circuits,

Fig.2 die Ausführung und Anordnung eines Rückschlagventils.Fig.2 shows the design and arrangement of a Check valve.

Bei der in Fig.l dargestellten Anlage wird das in der Spaltzone 1 erhitzte Kühlmittel durch die Ableitung 2 aus dem Druckbehälter 3 herausgeführt. An den Druckbehälter 3 sind mindestens zwei Kühlkreise (schematisch dargestellt) angeschlossen, die im wesentlichen aus den Zweigleitungen 4, den Wärmetauschern 5, den Umwälzpumpen 6, den Absperrorganen 7 und den Zuleitungen 8 bestehen. Selbstverständlich ist die Erfindung auch für beliebige andere Kreisläufe anwendbar. Zum Beispiel kann das erhitzte Kühlmittel auch direkt einem Nutzaggregat zugeführt werden. Die Kühlmitteleintrittsstutzen 9 der Zuleitungen 8 ragen mit ihren Mündungen 10 in das Innere des Druckbehälters 3 hinein und sind bis zu den als druckgesteuerte Schnellschließorgane dienenden Rückschlagventilen 11 weitergeführt. Die Rückschlagventile 11 sind innerhalbIn the system shown in Fig.l that is in the Cleavage zone 1, heated coolant is led out of the pressure vessel 3 through the discharge line 2. To the Pressure vessel 3 are connected to at least two cooling circuits (shown schematically), which essentially from the branch lines 4, the heat exchangers 5, the circulating pumps 6, the shut-off devices 7 and the Feed lines 8 exist. Of course, the invention can also be used for any other circuits. For example, the heated coolant can also be fed directly to a utility unit. the Coolant inlet nozzles 9 of the supply lines 8 protrude with their mouths 10 into the interior of the pressure vessel 3 inside and are up to the check valves 11 serving as pressure-controlled quick-closing devices continued. The check valves 11 are within

des Druckbehälters 3 so angeordnet, daß sie bei abgehobenem Druckbehälterdeckel 12 ohne großen Aufwand ausgewechselt werden können. Zu diesem Zweck bilden, wie aus Fig.2 hervorgeht, Schließkörper 13, Schließkörperführungsteil 14 und Schließkörpersitz 15 des Rückschlagventils 11 eine bauliche Einheit, die auf der Mündung 10 der Eintrittsstutzen 9 dicht aufliegt und mit einer am Druckbehälter 3 befestigten Halterung 16 verschraubt ist. Nach dem Lösen der Schrauben 17 kann die ganze Einheit ausgebaut und gegen eine neue ersetzt werden. Zur Erleichterung des Einbaues und der Zentrierung ist es vorteilhaft, Eintrittsstutzen und Rückschlagventile mit einander zugeordneten Führungselementen zu versehen.of the pressure vessel 3 so arranged that they are lifted off the pressure vessel cover 12 without large Effort can be exchanged. For this purpose, as shown in FIG. 2, form closing bodies 13, closing body guide part 14 and closing body seat 15 of check valve 11 form a structural unit, which rests tightly on the mouth 10 of the inlet nozzle 9 and is attached to the pressure vessel 3 with one Bracket 16 is screwed. After loosening the screws 17, the whole unit can be removed and be replaced with a new one. To facilitate installation and centering, it is advantageous to To provide inlet nozzle and check valves with guide elements assigned to one another.

In den Figuren sind als Schließkörper Ventilteller gezeichnet. Statt dessen können selbstverständlich auch z. B. Klappen, Kugeln oder beliebige andere Rückschlagkörper verwendet werden.In the figures, valve disks are drawn as the closing body. Instead, of course, you can also z. B. flaps, balls or any other non-return body can be used.

Vielfach ist zwischen Spaltzone und Druckbehälterwand eine thermische Abschirmung in Form von mehreren in Abstand gehaltenen Platten vorgesehen. Wenn diese thermische Abschirmung wie in dem gezeigten Beispiel zwischen Eintrittsstutzen 9 und Druckbehälterdeckel 12 liegt, ist es vorteilhaft, die Abschirmplatten 18 im Bereich der Rückschlagventile 11 mit diesen zu verbinden. In Fig.2 ist zu diesem Zweck ein an dem Führungsteil 14 angeschlossenes Rohr 19 dargestellt, das durch eine entsprechendeOften there is a thermal shield in the form of between the gap zone and the pressure vessel wall several spaced plates provided. If this thermal shield is like in that The example shown lies between the inlet nozzle 9 and the pressure vessel cover 12, it is advantageous to use the To connect shielding plates 18 in the area of the check valves 11 with these. In Fig.2 is about this Purpose shown connected to the guide part 14 tube 19, which is through a corresponding

ίο Aussparung 20 der thermischen Abschirmung hindurchragt und die Platten 18 in sich aufnimmt.ίο recess 20 of the thermal shield protrudes and the plates 18 in itself.

Eine Kontrolle bzw. das Auswechseln der Rückschlagventile wird normalerweise zusammen mit anderen Wartungsarbeiten am Reaktor vorgenommen, zu deren Durchführung der Druckbehälterdeckel ebenfalls abgenommen werden muß. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, für die Rückschlagventile gesonderte Druckbehälterdeckel vorzusehen.A check or replacement of the non-return valves is usually carried out together with carried out other maintenance work on the reactor, to carry out the pressure vessel cover must also be removed. Of course, it is also possible for the check valves separate pressure vessel cover to be provided.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Gasgekühlter Kernreaktor mit einem die Spaltzone umschließenden Druckbehälter, an dem mehrere, getrennten Kreisläufen dienende, Kühlgas führende Zu- und Ableitungen angeschlossen sind, die durch Schließorgane abschließbar sind, wobei die Mündungen der Zuleitungen in den Druckbehälter hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen (8) an ihren Mündungen (tO) mit je einem durch den Druck des Druckbehälters bei einseitiger Beaufschlagung schließbaren Schnellschlußorgan (11) versehen sind.1. Gas-cooled nuclear reactor with a pressure vessel enclosing the fission zone on which several, separate circuits serving cooling gas supply and discharge lines are connected, which can be locked by closing devices, the mouths of the supply lines in the pressure vessel protrude, characterized in that the leads (8) at their mouths (tO) with one quick-closing element each, which can be closed by the pressure of the pressure vessel when it is acted on from one side (11) are provided. 2. Kernreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Rückschlagventile als Schnellschlußorgane (11).2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized by check valves as quick-closing devices (11). 3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Teile des Schnellschlußorgans (11) ein Schließkörper (13), ein Schließkörperführungsteil (14) und ein Schließkörpersitz (15) vorgesehen sind, die eine bauliche Einheit bilden, die mit der Mündung (10) und einer am Druckbehälter (3) befestigten Halterung (16) lösbar verbunden ist.3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2, characterized in that as parts of the quick-release device (11) a closing body (13), a closing body guide part (14) and a closing body seat (15) are provided, which form a structural unit with the mouth (10) and one on the pressure vessel (3) attached bracket (16) is detachably connected. 4. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in dem Raum zwischen der Spaltzone, der Druckbehälterwand, den Kühlmitteleintrittsstutzen und dem Druckbehälterdeckel eine thermische Abschirmung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Abschirmung (18) im Bereich der Schnellschlußorgane (11) mit diesen verbunden ist.4. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 3, wherein in the space between the gap zone, the Pressure vessel wall, the coolant inlet nozzle and the pressure vessel cover a thermal Shielding is arranged, characterized in that the thermal shield (18) in the area the quick-release device (11) is connected to this. 5. Kernreaktor nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an das Schließkörperführungsteil (14) ein Rohr (19) angeschlossen ist, das durch eine Aussparung (20) der thermischen Abschirmung hindurchragt und mehrere in Abstand gehaltene Abschirmplatten (18) in sich aufnimmt.5. Nuclear reactor according to claims 3 and 4, characterized in that the closing body guide part (14) a pipe (19) is connected through a recess (20) of the thermal The shield protrudes and accommodates a plurality of shielding plates (18) which are kept at a distance.