DE2259584C3 - Device for guiding a tube bundle through a container wall - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Durchführen eines Bündels von Rohren durch die Wand des Sicherheitsbehälters einer Kernreaktoranlage.The invention relates to a device for passing a bundle of pipes through the wall of the Containment of a nuclear reactor plant.

Aus der FR-PS 20 03 137 ist ein durch ein Flüssigmetall beheizter Dampferzeuger bekannt, dessen das Arbeitsmittel führende Rohre in einem Rohrboden enden, an den sich eine Verteil- oder Sammelkammer für das Arbeitsmittel anschließt. Auf der dieser Kammer abgekehrten Seite des Rohrbodens ist parallel zu diesem eine Hilfsrohrwand von 9,5 mm Dicke vorgesehen, die wie der Rohrboden mit der Wand des Flüssigmetall enthaltenden Gefäßes verbunden ist Die Hilfsrohrwand dient dem Zweck, zwischen dem Flüssigmetall, das die Rohre umströmt, und dem Rohrboden ein Inertgaspuffer zu begrenzen, der einerseits die thermischen Spannungen an den Schweißstellen der Rohrenden in dem Rohrboden herabsetzen und andererseits Korrosionen zwischen den Rohren und dem Rohrboden vermeiden soll. Außerdem soll durch den Puffer der Druckunterschied zwischen dem Arbeitsmittel und dem Flüssiggas im wesentlichen halbiert werden, um dadurch ebenfalfs die Spannungen zwischen den Rohren und dem dicken Rohrboden zu vermindern.From FR-PS 20 03 137 a heated by a liquid metal steam generator is known, the Pipes carrying working media end in a tube sheet to which a distribution or collection chamber is located for the work equipment. The side of the tube sheet facing away from this chamber is parallel to an auxiliary pipe wall of 9.5 mm thickness is provided for this, which, like the tube sheet, is connected to the wall of the liquid metal-containing vessel Auxiliary pipe wall serves the purpose between the liquid metal that flows around the pipes and the pipe sheet limit an inert gas buffer on the one hand reduce the thermal stresses at the welds of the pipe ends in the pipe sheet and on the other hand, it is intended to avoid corrosion between the tubes and the tube sheet. In addition, through the buffer is essentially the pressure difference between the working fluid and the liquid gas halved, thereby reducing the tension between the tubes and the thick tube sheet to diminish.

Aus der GB-PS 7 30 284 ist ein Wärmeübertrager bekannt, dessen Heizfläche aus Rohren besteht, die paarweise koaxial ineinandergesteckt sind, wobei in den sich berührenden Wänden der Rohre Nuten zur Aufnahme eines Detektionsmediums vorgesehen sind. Die inneren Rohre und die äußeren Rohre enden jeweils in einem eigenen Rohrboden, wobei zwischen den beiden Rohrboden eine Sammel bzw. Verteilkaminer für das Detektionsmedium gebildet wird.From GB-PS 7 30 284 a heat exchanger is known whose heating surface consists of tubes which are plugged into one another coaxially in pairs, with grooves in the contacting walls of the tubes for Recording of a detection medium are provided. The inner tubes and the outer tubes end each in its own tube sheet, with a collecting or distribution chimney between the two tube sheets is formed for the detection medium.

Die DT-PS 8 59 745 zeigt einen Wärmeübertrager mit einer ebenen, dicken Führungsplatte, die den Rohren entsprechende Öffnungen aufweist, in denen jeweils ein Rohr gleiten kann. Zum dichten Abschluß des Raumes, der das die Rohre umströmende Medium enthält, ist ein dünnes, mit federnden Wellen versehenes Blech vorgesehen, das mit den Rohrenden dicht '-- verbunden ist und zusammen mit der Führungsplatte zwischen zwei Flansche des Gefäßes gasdicht eingespannt ist Hierbei bildet also das dünne Blech den eigentlichen Rohrboden des Wärmeübertragers.DT-PS 8 59 745 shows a heat exchanger with a flat, thick guide plate, which has openings corresponding to the tubes, in each of which a tube can slide. For tight closure of the space containing the tubes medium flowing around, a thin, provided with resilient wave plate is provided, the sealing with the pipe ends' - is connected and gas-tight together with the guide plate between two flanges of the vessel is clamped forms Here So the thin sheet is the actual tube sheet of the heat exchanger.

Die DT-PS 7 28 656 beschreibt einen formsteifen, doppelwandigen Rohrboden für Wärmeübertrager, wobei die beiden Wände des Rohrbodens durch zylindrische Hülsen miteinander verbunden sind. Die Rohre des Wärmeübertragers sind mit dem äußeren Ende jeweils einer zylindrischen Hülse verschweißt Zwischen den beiden Wänden des Rohrbodens wird auf diese Weise ein Raum gebildet, der mit einer Heizoder Kühlmittelzufuhr verbunden ist.DT-PS 7 28 656 describes a dimensionally stable, double-walled tube sheet for heat exchangers, whereby the two walls of the tube sheet are connected to one another by cylindrical sleeves. The pipes of the heat exchanger are welded to the outer end of a cylindrical sleeve In this way, a space is formed between the two walls of the tube sheet, which is equipped with a heating or Coolant supply is connected.

Schließlich beschreibt die FR-PS 14 14 815 einen Wärmeübertrager, dessen Rohre in einem Rohrboden enden, wobei in dem Raum, der das die Rohre umströmende Medium enthält, ein dünnes Blech elastisch angeordnet ist, das zwischen sich und dem Rohrboden einen Raum begrenzt, in dem das die Rohre umströmende Medium sich in Ruhe befindet.Finally, FR-PS 14 14 815 describes a heat exchanger whose tubes are in a tube sheet end, with a thin sheet elastic in the space that contains the medium flowing around the tubes is arranged, which delimits a space between itself and the tube sheet in which the flow around the tubes Medium is at rest.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Durchführen eines Rohrbündels durch eine Wand der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen relativ geringen konstruktiven Aufwand erfordert und sich gut auf Dichtheit prüfen läßt.The invention is based on the object of providing a device for performing a To create tube bundle through a wall of the type mentioned, which has a relatively low structural Requires effort and can be easily checked for leaks.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen mit dieser Wand über einen Kragen gasdicht zu verbindenden Rohrboden, der mit den Rohren des Bündels über Hülsen mit S-förmigen Profil gasdicht verbunden ist, sowie durch ein dünnes Membranblech, das einerseits an seinem Umfang mit dem Rohrboden und andererseits mit den Rohren gasdicht verbunden ist und das zusammen mit dem Rohrboden einen Raum begrenzt, der zur Überwachung der Dichtheit der Verbindungen zwischen den Rohren und dem Rohrboden dientThis object is achieved according to the invention by a gas-tight with this wall via a collar The tube sheet to be connected, which is gastight with the tubes of the bundle via sleeves with an S-shaped profile is connected, as well as by a thin membrane plate, which on the one hand on its circumference with the tube sheet and on the other hand is connected to the tubes in a gas-tight manner and that together with the tube sheet Limited space to monitor the tightness of the connections between the pipes and the Tube sheet is used

Durch diese Gestaltung der Vorrichtung bildet der Rohrboden mit den beiderseits vorstehenden Rohren, die über je eine S-förmige Hülse mit dem Rohrboden verschweißt sind, und mit dem am Rohrboden gasdicht angebrachten Membranblech eine bauliche Einheit, die für sich in der Werkstatt hergestellt und dann zur Baustelle der Kernkraftanlage transportiert und dort mit der Wand des Sicherheitsbehälters und den Rohrenden des durchzuführenden Rohrbündels verschweißt wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß sich viele Dichtschweißungen vor dem Einbau der Vorrichtung in den Behälter in der Werkstatt herstellen lassen, was einfacher und sicherer ist als am Montageort des Behälters.This design of the device forms the tube sheet with the tubes protruding on both sides, which are each welded to the tube sheet via an S-shaped sleeve, and gas-tight with the one on the tube sheet Attached membrane sheet is a structural unit that is manufactured for itself in the workshop and then used for Construction site of the nuclear power plant transported and there with the wall of the containment and the pipe ends of the tube bundle to be carried out is welded. This has the advantage that many Have sealing welds made in the workshop before installing the device in the container, which is easier and safer than at the installation site of the container.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß das Membranblech eine zusäteliche Abdichtung Tür den Fall bildet, daß die Verbindungen zwischen den Rohren und dem Rohrboden infolge Wärme-Another advantage of the device is that the membrane sheet provides an additional seal Door forms the case that the connections between the tubes and the tube sheet due to heat

spannungen undicht geworden sind. Da das Membranblech über seinen Umfang mit dem Rohrboden gasdicht verbunden ist, ergibt sich nur eine Verbindungsstelle zwischen diesen beiden Teilen, was besonders herstellungsmäßig vorteilhaft isL Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ferner, den gegenseitigen Abstand der Rohre des Bündels gering zu machen, so daß die Abmessungen des Rohrbodens klein sind. Außerdem sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere Möglichkeiten für die Überwachung der Dichtheit der Verbindungen zwischen den Rohren und dem Rohrboden einerseits und dem Membranblech andererseits gegeben. Eine Möglichkeit besteht darin, daß der Raum zwischen Rohrboden und Membranblech unter Druck gesetzt wird und geprüft wird, ob der Druck bestehen bleibt. Ferner ist auch der sogenannte Heiiumtest möglich, bei dem auf der einen Seite des Bodens eine Heliumatmosphäre geschaffen wird und auf der anderen Seite des Bodins mittels eines besonderen Gerätes festgestellt wird, ob Helium durch den Rohrboden auf die andere Seite gelangt. Es ist schließlich auch möglich, den Raum zwischen dem Membranblech und dem Rohrboden für den sogenannten Spültest zu benutzen. In diesem Fall wird der Raum an einen Spülkreislauf angeschlossen, der ein Umwälzorgan und ein Detektionsgerät aufweist, mit dem allfällige Radiaktivität festgestellt werden kann, die von der anderen Seite des Rohrbodens in den durchspülten Raum gelangt ist.voltages have become leaky. Since the membrane sheet is gas-tight over its circumference with the tube sheet connected, there is only one connection point between these two parts, which is special advantageous in terms of production isL the The device also enables the mutual spacing of the tubes of the bundle to be made small, so that the dimensions of the tube sheet are small. In addition, in the device according to the invention several ways of monitoring the tightness of the connections between the pipes and given the tube sheet on the one hand and the membrane plate on the other hand. One way is to that the space between the tube sheet and the membrane plate is pressurized and it is checked whether the pressure remains. Furthermore, the so-called Heiiumtest is also possible, in which on the one hand A helium atmosphere is created on the side of the bottom and means on the other side of the bottom a special device is used to determine whether helium is getting through the tube sheet to the other side. Finally, it is also possible to use the space between the membrane plate and the tube sheet for the so-called Use flush test. In this case, the room is connected to a flushing circuit, which is a Has a circulating device and a detection device with which any radioactivity can be determined, which entered the flushed room from the other side of the tube sheet.

Nach einer vorteilhaften Ausrührungsform der Brfindung erstreckt sich das Membranblech parallel zum Rohrboden. Hierdurch wird es möglich, daß nur kleine Dehnbewegungen zwischen den Verbindungsstellen des Membranblechs mit den Rohren und der Verbindungsstelle des Membranblechs mit dem Rohrboden auftreten. Damit sind keine Balgen zur Aufnahme von Dehnbewegungen notwendig.According to an advantageous embodiment of the invention the membrane sheet extends parallel to the tube sheet. This makes it possible that only small Stretching movements between the connection points of the membrane sheet with the pipes and the connection point of the membrane plate occur with the tube sheet. There are no bellows to accommodate Stretching movements necessary.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigtTwo exemplary embodiments of the invention are explained in the following description with reference to the drawing. It shows

F i g. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,F i g. 1 shows a cross section through the inventive Contraption,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil einer abgewandelten Vorrichtung in größerem Maßstab als in Fig. 1 undFig. 2 shows a cross section through part of a modified device on a larger scale than in Fig. 1 and

Fig. 3 eine schematisch vereinfachte Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 1.FIG. 3 shows a schematically simplified plan view of the device according to FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 bezeichnet 1 die Wand des Sicherheitsbehälters einer Kernreaktoranlage. In eine entsprechende Öffnung der Wand 1 ist ein zylindrischer Kragen 2 gasdicht eingeschweißt, der nach beiden Seiten gegenüber der Wand 1 etwas vorsteht. Auf der Innenseite des Behälters ist an der Stirnseite des Kragens 2 ein Rohrboden 3 vorgesehen, der mittels einer Schweißnaht 39 gasdicht mit dem Krpgen verbunden ist. Der Rohrboden 3 weist zum Beispiel 24 Bohrungen 10 (Fig. 3) auf, durch die je ein Rohr 5 eines Bündels hindurchgeführt ist. Die Wanddicke jedes Rohres 5 ist im Durchführungsbereich größer als in den beiderseits anschließenden Abschnitten des Rohres. Außerdem weist jedes Rohr 5 außerhalb des Rohrbodens 3 eine in Umfangsrichtang verlaufende Rippe 6 auf, an die jeweils das eine Ende einer Hülse 4 mit S-förmigem Profil angeschweißt ist, die sich zwischen dem Rohr und der zugehörigen Bohrung im Rohrboden durch diesen erstreckt. Das andere Ende der Hülse 4 ist mit einem radialen Vorsprung 11 des Rohrbodens 3 verschweißt. Der radiale Vorsprung 11 wird jeweils dadurch gebildet, daß die Bohrung 10 im Rohrboden etwas größer ist als der lichte Durchmesser des Vorsprungs 11 und daß auf der Außenseite des Rohrbodens eine Hinterdrehung 12 angebracht ist. Durch diese Formgebung werden Spannungen im Bereich der Vorsprünge 11 vermindert. Die Verbindungen zwischen den Rohren S und den Hülsen 4 einerseits und zwischen den Vorsprüngen 11 und den Hülsen andererseits erfolgen zweckmäßig durch Elektronenstrahlschweäßung. According to Fig. 1, 1 denotes the wall of the security container a nuclear reactor facility. In a corresponding opening of the wall 1 is a cylindrical Collar 2 is welded in a gas-tight manner, which protrudes slightly on both sides with respect to the wall 1. On the Inside the container, a tube sheet 3 is provided on the end face of the collar 2, which means a weld 39 is connected to the body in a gas-tight manner. The tube sheet 3 has, for example, 24 bores 10 (Fig. 3), through each of which a tube 5 of a bundle is passed. The wall thickness of each Tube 5 is larger in the lead-through area than in the sections of the tube that adjoin both sides. In addition, outside of the tube sheet 3, each tube 5 has a rib 6 running in the circumferential direction on, to each of which one end of a sleeve 4 is welded with an S-shaped profile, which is between extends through the tube and the associated bore in the tube sheet. The other end the sleeve 4 is welded to a radial projection 11 of the tube sheet 3. The radial projection 11 is formed in each case that the bore 10 in the tube sheet is slightly larger than the clear diameter of the projection 11 and that an undercut 12 is mounted on the outside of the tube sheet. This shape reduces stresses in the area of the projections 11. The connections between the tubes S and the sleeves 4 on the one hand and between the projections 11 and the sleeves on the other hand, it is expedient to use electron beam welding.

Auf der Behälteraußenseite ist parallel zum Rohrboden 3 ein dünnes Membranblech 20 vorgesehen, das an seinem äußeren Umfang rechtwinklig abgebogen ist und mit dem so gebildeten Rand in eine im Rohrboden 3 vorgesehene Nut 25 eingesetzt ist. Der Rohrbodsn und der Rand des Membranbleches sind durch Hartlötung gasdicht miteinander verbunden. Das Membranblech 20 wird von jedem Rohr 5 durchdrungen und hat im Bereich jeder Durchdringung eine kreisförmige Welle 21, die jeweils ein Rohr umgibt und die mit ihrem inneren Rand mit dem zugehörigen Rohr hart verlötet ist. Zwischen dem Membranblech 20 und dem Rohrboden 3 wird somit ein Raum 36 gebildet, der dazu dient, die Gasdichtheit der Verbindung zwischen den Rohren 5 und dem Rohrboden 3 zu überwachen. Zu diesem Zweck ist im Zentrum des .Membranbleches 20 eine Kontrolleitung 40 angeschlossen, über die Druckänderungen im Raum 36 festgestellt werden können, die also eine Undichtheit signalisieren.On the outside of the container, a thin membrane sheet 20 is provided parallel to the tube sheet 3, which is bent at right angles on its outer circumference and with the edge thus formed in one in the tube sheet 3 provided groove 25 is used. The Rohrbodsn and the edge of the membrane plate are through Hard soldering connected to one another in a gastight manner. The membrane sheet 20 is penetrated by each tube 5 and in the area of each penetration has a circular shaft 21 which surrounds a tube and which is hard soldered with its inner edge to the associated pipe. Between the membrane plate 20 and the tube sheet 3 thus forms a space 36 which serves to ensure the gas tightness of the connection between the tubes 5 and the tube sheet 3 to be monitored. To this end, at the center of the Membrane sheet 20 is connected to a control line 40, via the pressure changes in space 36 can be determined, which thus signal a leak.

Auf der Außenseite des Behälters ist innerhalb des Kragens 2 ein das Bündel der Rohre S umgebender Zylinder 30 vorgesehen, der mit seinem einen Ende über eine Schweißnaht 37 mit dem Rohrboden 3 verbunden ist. In der Nähe dieser Schweißnaht 37 ist im Rohrboden 3 eine Nut 50 eingedreht, die beim Schweißen eine zu starke Erwärmung der Hartlötung zwischen dem Boden 3 und dem Membranblech 20 verhindert. Am anderen Ende des Zylinders 30 ist dieser mit einer Platte 31 versehen, die in den Zylinder eingeschweißt ist und Öffnungen 32 zur Führung der Rohre 5 sowie Öffnungen 33 zum Druckausgleich zwischen der Atmosphäre und dem vom Zylinder umschlossenen Raum 38 aufweist.On the outside of the container, a bundle of tubes S is located inside the collar 2 Cylinder 30 is provided which, with its one end, is connected to the tube sheet 3 via a weld 37 connected is. In the vicinity of this weld 37, a groove 50 is screwed into the tube sheet 3, which when Welding too much heating of the brazing between the base 3 and the membrane sheet 20 prevented. At the other end of the cylinder 30 this is provided with a plate 31 which is in the Cylinder is welded and openings 32 for guiding the tubes 5 and openings 33 for Has pressure equalization between the atmosphere and the space 38 enclosed by the cylinder.

Die Schweißnaht 39 zwischen dem Kragen 2 und dem Rohrboden 3 ist durch einen Ring 41 überbrückt, dessen Stirnseiten mit dem Rohrboden bzw. dem Kragen gasdicht verschweißt sind. Durch diesen Ring 41 wird ein Ringraum 42 geschaffen, der zur Kontrolle der Dichtheit der Schweißnaht 39 dient und an dem zu diesem Zweck über einen Nippel 43 eine nicht dargestellte Kontrolleitung angeschlossen werden kann.The weld 39 between the collar 2 and the tube sheet 3 is bridged by a ring 41, whose end faces are welded gas-tight to the tube sheet or the collar. Through this ring 41 an annular space 42 is created, which is used to control the tightness of the weld 39 and to which For this purpose, a control line (not shown) can be connected via a nipple 43.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Schweißstellen der Hülse 4 mit dem Rohrboden 3 und dem Rohr 5 vertauscht, so daß die Schweißverbindung zwischen dieser Hülse und dem Rohr 5 der Hartlötverbindung zwischen dem Rohr 5 und dem Membranblech 20 benachbart ist.In the embodiment of FIG. 2, the welds of the sleeve 4 with the tube sheet 3 and the tube 5 interchanged, so that the welded connection between this sleeve and the tube 5 of the brazed connection between the tube 5 and the membrane sheet 20 is adjacent.

Wenn mit der Vorrichtung der sogenannte Spültest durchgeführt werden soll, so muß außer dem Anschluß der Leitung 40 ein weiterer Anschluß für eine Leitung vorgesehen sein. Über die beiden Leitungen wird dann ein Spülmittel durch den Raum 36 umgewälzt. Nach Durchströmen des Raumes 36 kann dann mit einem besonderen Gerät geprüft werden, ob radioaktives Medium aus dem Behälterraum in das Spülmittel eingedrungen ist.If the so-called flush test is to be carried out with the device, the connection must be made the line 40 can be provided with a further connection for a line. The two lines will then a detergent is circulated through the space 36. After flowing through the space 36 can then with a special device to check whether radioactive medium from the container space into the detergent has penetrated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Durchführen eines Bündels von Rohren durch die Wand des Sicherhertsbehalters einer Kernreaktoranlage, gekennzeichnet1. Device for passing through a bundle of pipes through the wall of the containment vessel of a nuclear reactor plant d urch einen mit dieser Wand (1) über einen Kragen (2) gasdicht zu verbindenden Rohrboden (SU der mit den Rohren (5) des Bündels über Hülsen (4) mit S-förmigem Profil gasdicht verbunden ist, sowie durch ein dünnes Membranblech (ZO), das einerseits an seinem Umfang mit dem Rohrboden (3) und andererseits mit den Rohren (5) gasdicht verbunden ist und das zusammen mit dem Rohrboden (3) einen Raum (36) begrenzt, der zur Überwachung der Dichtheit der Verbindungen ^wischen den Rohren und dem Rohrhoden dient by means of a tube sheet (SU, which is to be connected in a gastight manner to this wall (1) via a collar (2) and which is connected to the tubes (5) of the bundle in a gastight manner by means of sleeves (4) with an S-shaped profile), and by a thin membrane sheet ( ZO), which is connected gas-tight on its periphery to the tube sheet (3) and the other side to the tubes (5) and which, together with the tube sheet (3), delimits a space (36) which is used to monitor the tightness of the connections the pipes and the testicles is used 2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß sich das Membranblech (20) parallel zum Rohrboden (3) erstreckt. ^Μ 2. Apparatus according to claim!, Characterized in that the membrane plate (20) extends parallel to the tube sheet (3). ^Μ 3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranblech (20) auf der Behälteraußenseite vorgesehen ist3. Device according to claim I, characterized in that that the membrane plate (20) is provided on the outside of the container 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranblech (20) kreisförmige, jeweils ein Rohr umgebende Wellen (21) aufweist.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the membrane plate (20) is circular, each having a tube surrounding shafts (21). 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (4) derart angeordnet sind, daß ihre Verbindung mit den Rohren (25) der Verbindung benachbart ist, die zwischen diesen Rohren (25) und dem Membranblech (20) besteht.5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the sleeves (4) are arranged in such a way that their connection with the pipes (25) is adjacent to the connection between them Pipes (25) and the membrane plate (20) consists. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- · zeichnet, daß der Rohrboden (3) mindestens auf einer Seite mit einem das Rohrbündel umgebenden Zylinder (30) versehen ist, der an seinem freien Ende eine die Rohre (S) des Bündels führende Platte (31) aufweist.6. The device according to claim 1, characterized in that the tube sheet (3) is provided on at least one side with a cylinder (30) surrounding the tube bundle, which at its free end has a plate guiding the tubes (S) of the bundle (31).