DE1904463A1

DE1904463A1 - Stroemungsmitteldichter Verschluss fuer Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1904463A1
Application number: DE19691904463
Authority: DE
Inventors: Taft William G
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-02-09
Filing date: 1969-01-30
Publication date: 1969-08-28
Also published as: NL6901934A; BE727986A; CH503348A; JPS4827358B1; DE1904463C3; DE1904463B2; FR2001639A1; ES363451A1; FR2001639B1; SE338113B; US3633784A

Description

Augsburg, den 28. Januar I969

Westinghouse Electric Corporation, Pittsburgh, Pennsylvania, Vereinigte Staaten von Amerika

Strömungsmitteldichter Verschluß für Kernreaktoren

Die Erfindung betrifft einen strömungsmitteldichten Verschluß für Kernreaktoren mit mindestens einem in einer im Querschnitt allgemein runden Kammer mit Abstand zur Kammerwendung angeordneten Reaktorgefäß, welcher eine am Reaktorgefäß gebildete, ringförmig verlaufende innere Dichtfläche, ferner eine an diese innere Dichtfläche angrenzende, an der Kammervrand vorgesehene, ringförmig verlaufende äußere Dichtfläche, und weiter einen allgemein flachen Verschlußring aufweist, der den zwischen dem Reaktorgefäß und der umgebenden Kammerwand gebildeten Zwischenraum überbrückt und mit den genannten beiden Dichtflächen zusammenwirkt.

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Ein solcher Verschluß kann auch als hydrostatischer Verschluß angesehen werden, viel eher sich insbesondere zum dichten Verschließen von Kammern eignet, die in einem Reaktortrakt von Kernreaktoren angeordnet sind und zur Aufnahme, von Reaktorgefäßen.dienen. .- . "

Bekannte Verschlüsse für Reaktorkammern weisen einen größen, flachen Stahlring auf, welcher innen mittels Sehrau-

. ben- an einem vorstehenden.. Rand des betreffenden "Roaktorgefäß es-.befestigt "und mittels 0-Ringdichtungen abgedichtet ist. Der- äußere Bereich dieses Stahlringes ist mittels Schrauben an einem in die ,das Reaktorgefäß umgebende Betonabschirmung eingesetzten Ring befestigt "-und-", ebenfalls mittels G-Ringdich- ■: tungen abgedichtet..Die mittels- der zur Einspannung dienenden Schrauben zussinrnengedrückten. Ringdichtungen -haben jewells während der Brennstoffbeschickung einer VJassersäule von etwa 7,31 rn' hoch, stehendem "BrennstofferneLxerungs"-Wasser standzuhalten. Während'des Betriebes .der betreffenden Reaktoranlage werden die" .Schrauben jeweils entfernt und der als Ver-■■" Schluß dienende StahIving wird etwa 5 cm angehoben und auf

. Blöcke-, gesetzt, damit:"Kühlluft aus -der betreffenden Reaktorkammer ausströmen kann. ; . _-' - . ■· .

- -; Dichtungen= bzw.. Verschlüsse dieser bekannten Art machen.

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es-erforderlich., den genannten Verschlußring mit den betreffenden Schrauben angepaßten DurchgangsIoehern zu versehen, -welche ihrerseits auf Gewindebohrungen ausgerichtet sein müssen, die in dem genannten, vom Reaktorgefäß abstehenden Rand und in dem-In die Betonäbschirmung eingesetzten Ring gebildet sind, Dies macht notwendiger- ■ weise bei großen Abmessungen enge Töleranzen erforderlieh. Während dem Aufsetzen und Befestigen des Verschlußringes müssen jeweils sehr viele Schrauben, beispielsweise 240 Stck., und Dichtungsringe eingesetzt werden, um die betreffende Kammer abzudichten. Wenn daraufhin der Verschlußring wieder angehoben werden muß, müssen -diese Schrauben und Dichtungsringe jeweils wieder entfernt werden. Dieser zeitraubende Vorgang ist bei Jeder Brennstoffbeschickung jeweils wieder erneiit erforderlich. Während des sich an die Brennstoffbeschickung jeweils anschließenden Betriebes der Reaktoranlage ist der Verschlußring von den genannten Dichtungsflächen jeweils abgehoben, wodurch 24o, zur Aufnahme der Schrauben dienende öffnungen freiliegen und ungeschützt Beschädigungen und der Korrosion ausgesetzt sind»

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst,werden, zwischen einem Reaktorgefäß und der dieses umgebenden-Betonabschirmung des betreffenden Reaktortraktes eine wirk-

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same Abdichtung bzw.. einen wirksamen■■ Verschluß" zu erzielen^ welcher leicht'abnehmbar und keiner Korrosion oder anderweitigen. Beschädigung ausgesetzt ist. .

Diese Aufgabe wird- gemäß-der Erfindung dadurch ge- _r löst, daß eine Vielzahl von Spannvorrichtungen mit am Verschlußring befestigten und sich über diesen hinwegerstreckenden Spannbügeln vorgesehen ist, mittels welchen fc der Verschlußring gegen die beiden genannten innere und äußere Dichtfläche anpreßbar ist und mittels welchen der Verschlußring von diesen beiden Dichtflächen weg anhebbar ist, .

Spannvorrichtungen des Verschlusses nach der Erfindung lieferrT'2-Usainmen eine ausreichende Kraft, um die Dichtungen so stark zusammenzupressen, daß auch dann eine ausreichende Abdichtung erreicht wird, wenn dä"s~i(ra,§.se^ nur eine'geringe Standhöhe hat. Die Hauptkraft, welche den eigentlichen Anpreßdruck'zur Abdichtung der Wassersäule des "Brennstofferneuerungs"-Wassers ergibt, wird durch den hydrostatischen Druck dieses Wassers selbst auf die verhältnismäßig große Fläche des Verschlußringes erzeugt. Die Spannvorrichtungen sind demzufolge jeweils nur dann zur Sicherstellung einer vollständigen Abdichtung erforderlich,

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wenn das Wasser während eines Flutvorganges oder eines Wasserablaßvorganges eine nur geringe Höhe hat, beispielsweise während den ersten Dezimetern Wassersäule.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben; Es stellen dar: ■ . · "-■-." ■

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt

einer Reaktorkammer mit einem Reaktorgefäß und einem Verschluß gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische, im Schnitt

stellte TeilansichJb^de^'Verschlusses nach d&X"-"Erfindung,

Fig. 5 . eine schematische Stirnansicht einer

Spannvorrichtung des erfindungsgemäßen Verschlusses, und

Fig. "4- eine schematische, etwa diametral abgebrochen gezeichnete Darstellung des Verschlußringes des Verschlusses nach der Erfindung, dessen andere Hälfte zu der dargestellten Hälfte symmetrisch ist.

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Wie aus Pig. 1 hervorgeht, ist ein Reaktorgefäß 10 . in eine im Querschnitt allgemein runde Kammer 11 eingesetzt, die in einer dieses Reaktorgefäß 10 umgebenden Betonabschirmung 12 gebildet ist. Am Boden der Kammer 11 ist in der Betonabschirmung 12 ein Lüftungskanal Yy gebildet. Ein das Reaktorgefäß 10 tragender Tragring 14 ist an diesetrf Reaktorgefäß befestigt und ruht auf einem Absatz 15 der Betonabschirmung 12. Auf diese Weise befindet sich das untere Ende des Reaktorgefäßes 10 mit Abstand oberhalb des Kammerbodens l6, so daß zwischen dem Reaktorgefäß und dem Kammer- -boden ein Zwischenraum verbleibt. Die Betonabschirmung 12 bildet einen Teil des sekundären Reaktortraktes für ein Kernenergiesystem, für welches der Reaktor die Energiequelle ist. Der sekundäre Reaktortrakt dient dazu, zu vermeiden," daß radioaktives Material in die umgebende Atmosphäre .entweichen kann. ■■

Der in den Zeichnungen nur teilweise dargestellte Reaktor gehört zur Gruppe der Druckflüssigkeitsreaktoren. Das Reaktorgefäß 10 setzt sich im wesentlichen aus einem zylindrischen Hauptteil 21, einem allgemein halbkugelförmigen Kopfteil bzw. oberen Endteil 22 und einem allgemein halbkugelförmigen unteren Endteil 2J zusammen. Der zylindrisciie Hauptteil 21 weist einen "Düsen"-Abschnitt 24 mit

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einer Vielzahl von Düsen 25 auf, welche zum Anschluß der Rohrleitungen des Primärkreislaufes des Reaktor-Energiesystems dienen. Der untere Endteil 2j? kann an den zylindrischen Hauptteil 21 angeschweißt sein. In gleicher Weise kann auch der Düsenabschnitt 2^ an den Hauptteil 21 ange-

schweißt sein. Der obere Endteil 22 ist mit^ einem anschraubbaren Flansch 2.6 versehen, welcher mittels einer Vielzahl von Kopfschrauben 28 an einem Flansch bzw. Ringbund 27 des Düsenabschnittes 2K angeschraubt ist. An dem oberen Endteil 22 ist ein Gehäuse 29 des zur Bedienung der Regelstäbe dienenden Steuer- bzw. Regelmechanismus angebaut. Im oberen Endteil 22 sind in den Zeichnungen nicht dargestellte Öffnungen für die Regelstäbe gebildet. In gleicher Weise sind im unteren Endteil 23 in den Zeichnungen nicht dargestellte Instrumentationsöffnungen gebildet. Die Außenseite des Reaktorgefäßes 10 kann mit geeignetem, in den Zeichnungen"nicht dargestelltem Isoliermaterial versehen sein.

Wie eingangs bereits"erwähnt wurde, wird das Innere der Betonabschirmung 12 jeweils während der Brennstoffbeschickung des Reaktors mit Wasser geflutet. Um ein Eindringen des Wasser in die Kammer 11 und damit ein Beschädigen der Instrumentation und der Gefäßisolation zu vermeiden, ist ein vorzugsweise aus Stahl bestehender flacher Verschluß-

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ring 31 derart angeordnet* daß er einen zwischen dem ' V Ringbund 27 des Reaktorgefäßes und der Wandung uer in der Betonabschirmung 12 vorgesehenen Kammer 11 .gebildeten Ringspalt 32 überbrückt. Gemäß den Zeichnungen ist ,. der Verschlußring Jl rund um den flansch 2.6 herum am Ringbund 2J befestigt und ist .so Ibreit, daß er «einen 'Teil eines ^aus Metall bestehenden äußeren' Tragringes 33 überdeckt j der in die umgebende Betonabschrimung 1:2

™. setzt ist* Die Deckfläche des Ringbundes 2J ist planbe- ." arbeitet,. In gleicher Weise, ist €le Unterseite des jäußeren Tragringes 33 zu einer ebenen Fläche bearbeitet» Wie aus Flg. 2 ersichtlich .ist., sind in den oberen Mächen dies, Ring"bundes 2? und des äußeren Tragringes 33 ,jeweils '■Nuten 3b gebildet, in welche im Durchmesser verhältnismäßig große 0-Ringdichtungen 3²J- eingelegt sind,. · .

Wie am deutlichsten aus Fig.. 2 hervargeht., ist €er versehluBring 31 mittels einer "Vielzahl,, beispielsweise zwölf allgemein G-förmigen Klemmvorrichtungen 36 ;am iäußeren Tragring 33 befestigt und wird ge;gen die Ringdichtungen gepreßt,. .Jede Klemmvorrichtung weist einen ^-.fSrmigen Sp bügel auf _:i !dessen einer Sehenkel 3J. Jeweils imitbfcel;s ,zwei Schrauben ^B am äußeren Tragring^ !befestigt isib,. Durch jeweils anderen Schenkel 4l &ef Sjjannbiigei μ

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vorrichtungen 3β ist jeweils eine Stiftschraube 39 hindurchgeschraubt. Das jeweils untere Ende dieser Stiftschrauben 39 ^ist mittels einer Drehverbindung 42 mit dem Verschlußring 31 verbunden. Die Drehverbindung 42 weist eine jeweils am unteren Ende der Stiftschrauben 39beispielsweise durch Anschweißen befestigte Druckplatte 43 und eine Abdeckung 44 auf, die mittels einer Vielzahl von Schrauben 45 auf den Verschlußring 31 aufgeschraubt ist. Auf das obere Ende der Stiftschrauben 39 ist jeweils eine mittels eines Stiftes 47 gesicherte Mutter 46 aufgeschraubt, mittels welcher die betreffende. Stiftschra.ube unter Zuhilfenahme eines Schraubenschlüssels oder eines anderen geeigneten Werkzeuges drehbar ist. Auf diese Weise ist auf die G'iuerschnittmitte des aus Stahl bestehenden Verschlußringes ein Druck ausübbar, welcher der hierdurch entsprechend aufgeteilten Spannkraft der Stiftschrauben 39 entspricht und durch welche die Ringdichtungen 34 zusammengedrückt werden. Der Umriß der Ringdichtungen 34 ist derart, daß ein wirksamer Verschlußdruck erreicht wird, ohne daß die eingangs erwähnte hohe Spannkraft erforderlich ist. Wie in Fig. dargestellt ist, können die Spannvorrichtungen 36 rund um den Verschlußring 31 herum gleichmäßig verteilt angeordnet sein. - ■-*""-*"· -,->-.■-;.■- .■■■",■.■■

Während eines Brennstofferneuerungsvorganges, wenn

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die Reaktorkammer verschlossen ist, wird die Grundfläche ' jeweils mit Wasser überflutet, bis eine V/asserhöhe von etwa 7*31 m erreicht- ist. Die zur Abdichtung erforderliche -Hauptkraft, welche.zum Zusammendrücken der O-Eingdichtungen erforderlich ist, wird durch den hydrostatischen Wasserdruck ausgeübt, welcher über der verhältnismäßig großen, flachen Fläche des Verschlußringes 31 wirksam ist. Diese, nach unten gerichtete Kraft wird durch den Dichtungsdruck ausgeglichen, welcher über einer verhältnismäßig kleinen Fläche eine nach oben gerichtete Kraft ausübt. Das Verhältnis der allein wirksamen Fläche, über welche hinweg ..-".... der hydrostatische Wasserdruck eine nach Unten gerichtete Kraft ausübt, in Bezug auf diejenige Fläche, über viel ehe hinweg die Ringdichtungen eine nach oben gerichtete Kraft ν ausüben, ist stets größer als 5.

Um den Verschlußring 31 von den Dichtflächen weg anheben und ihn während des Betriebes der Anlage in der ange-_ ^;. hobenen Stellung halten zu können, damit durch die Kammer U Kühlluft hindurchströmen kann, .ist die Drehverbindung 22 derart ausgebildet, daß der Verschlußring J51 mittels, der . Stiftschrauben J59 ^und der Spannvorrichtungen j6 in die in Fig. 2 in strichpunktierten Linien gezeichnete Stellung anhebbar ist. Wenn die einzelnen Stiftschrauben39 ^so gedreht werden, daß thre Druckplätte 43 gegen die Abdeckung 44 hin

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•angehoben wird;, wird hierdurch gleichzeitig auch der Verschlußring j51 angehoben«. Zwischen der Druckplatte 43 und der Abdeckung 44 Ist Jeweils ein kleiner Zwischenraum 48 gelassen, damit sieh der Versehlußrlng 31 beim Ansteigen des Wasserdruckes In .Richtung der itingdiehtungen 34 bewegen kann·. .

Entsprechend den Barstellungen In den FIg₁. 2. und 3 kann der äußere;, 'aus Metall bestehende Tragring 33 mittels einer Vielzahl verstellbarer Stützten 51* welche in der Betonabsehirmung 12 verankert sind;, auf den am IReaktorgef äß 10 vorgesehenen !Ringbund 27 ausgerichtet werden* Biese Stutzen können lings des Verlaufes des Ringes 31 mit Abstand zueinander an :den .jeweiligen -Stellen der Spannvorrichtungen 36 entsprechenden Stellen angeordnet sein. Jede Stutze 51 weist ein jQuerelement 52 und zwei an diesem befestigte Zaplen 53 auf. BIe Zapfen 53 können ^wahrend des Bauens der feilage In einen unteren '!Teil 54 der Betsnabscnirmung 12 eingebettet werden, welcher zuerst "gegossen wird und abbindet*. Baraiifhln -wird der äußere Tragring 33 mittels Stlftschraiaben 55 abgestutzt und richtig nivelliert bzw. ausgerichtet. Die Sitiiffesehrauföen sind j'eweils durch eines der lehrelement© 52 IhlnÄrehgefunrt und jeweils imlittels oberhalOb tomd lantfcern^ mente 52 auf diese Stirtsicmramben $5 auf^gesxihraaiiilfaBit Hut- ; ■" ; tern 5β und 57 n^enverstellibar,. Bas i©bere JSnde €er St

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-schrauben 55 ist jeweils in den aus Metall, bestehenden äußeren Tragring 33 eingesehraubt. Nachdem der Bing 33 richtig ausgerichtet ist, kann der obere Teil 58 der. Betonabs chirmung 12 gegossen werden, so daß auch die Querelemente 52 einbetoniert werden.

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Claims

Λ% 190Λ463 Patentansprüche

1. Strömungsmitteldichter Verschluß für Kernreaktoren mit mindestens einem in einer im Querschnitt allgemein runden Kammer mit Abstand zur Kammerwandung angeordneten Reaktorgefäß, welcher eine am Reaktorgefäß gebildete, ringförmig verlaufende, innere Dichtfläche, ferner eine an diese innere Dichtfläche angrenzende, an der Kammerwand vorgesehene,- ringförmig verlaufende äußere Dichtfläche, und weiter einen allgemein flachen Verschlußring aufweist, der den zwischen dem Reaktorgefäß und der umgebenden Kammerwand gebildeten Zwischenraum überbrückt und mit den genannten beiden Dichtflächen zusammenwirkt, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Spannvorrichtungen (36) mit am Ver-' schlußring (Jl) befestigten und sich über diesen hinwegstreckenden Spannbügeln (37J^l) mittels weichen der Verschlußring .gegen die beiden genannten innere (bei 27) und äußere (bei 33) Dichtflächen anpreßbar ist.

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die genannte innere Dichtfläche (bei 27) und in die genannte äußere Dichtfläche (bei 33) unterhalb des Verschlußringes (31) jeweils Dichtungen, beispielsweise Ringdichtungen (3²O eingelassen sind,

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3. Verschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, . ^; daß die dem hydrostatischen Druck einer in den Reaktortrakt eingelassenen Flüssigkeit ausgesetzte Fläche des Verschluß— ringes (31) etwa fünfmal größer als die an den Ringdichtungen (34) anliegende Fläche bzw. die vom Gegendruck beaufschlagte FIa-.■ ^: ehe dieses Verschlußringes ist. . " .."._"

4. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet;, daß die genannten Spannbügel "(357> 41) der Spannvprrichtungen (36) jeweils etwa L-förmig und derart an der Kammerwand (12).- befestigt sind, daß sich ihr einer Schenkel .(4-1) jeweils über die, die genannten Dichtflächen (bei 27 und bei 33) aufweisenden Randbereiche hinwegerstreckt, und daß durch diese Schenkel jeweils eine mit dem Verschlußring (3I) zusammenwirkende Schraube (39) hindurchgeschraubt ist.

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