DE2808565A1 - Top-suspended nuclear reactor pressure vessel - has lateral struts near bottom esp. for resisting earthquake forces - Google Patents

Abstract

A nuclear reactor has a metal reactor pressure vessel with vertical axis, the vessel being suspended at its top from the surrounding concrete biological shield. In the lower region of the vessel, >=1 transverse strut of adjustable length extend perpendicular to the vessel axis between the vessel and the surrounding biological shield. Pref. each strut passes from the vessel out through the biological shield and is anchored on the outside face of the shield wall. Each strut may comprise a hydraulic pressure cylinder in which a piston connected to the strut moves. Used for a top-suspended pressure vessel, where the nature of the suspension minimises the thermal stresses in the upper ducts. The arrangement provides additional lateral support against unusual but possible movements, such as those from earthquakes.

Description

KernreaktorNuclear reactor

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem metallischen Reaktordruckbehälter, der in einer Reaktorgrube eines aus Beton bestehenden biologischen Schildes mit Abstand von diesem mit vertikaler Längsachse angeordnet ist und mit seinem oberen Ende an einer vom biologischen Schild getragenen Abstützung befestigt ist. Die obere Abstützung umfaßt nach dem DBP 2 101 965 einen mit dem Beton verbundenen Kastenträger, an dem der Reaktordruckbehälter hängend befestigt ist. Damit ist gemeint, daß sich der Schwerpunkt des ReaktordruckbehAlters unterhalb der Befestigungsstelle befindet. Weitere Abstützungen sind praktisch nicht vorhanden, weil solche Abstützungen angesichts der großen Wärmedehnungen nur mit Schwierigkeiten zu verwirklichen sind.The invention relates to a nuclear reactor with a metallic reactor pressure vessel, the one in a reactor pit with a biological shield made of concrete Distance from this is arranged with a vertical longitudinal axis and with its upper End is attached to a support carried by the biological shield. The upper According to DBP 2 101 965, support comprises a box girder connected to the concrete, on which the reactor pressure vessel is suspended. This means that the center of gravity of the reactor pressure vessel is below the fastening point. Further supports are practically non-existent because of such supports the large thermal expansions can only be achieved with difficulty.

Eine andere Möglichkeit der Abstützung des Reaktordruckbehälters besteht darin, daß am unteren Ende des Reaktordruckbehälters eine sogenannte Schürze vorgesehen ist, die das Gewicht des Reaktordruckbehälters aufnimmt.There is another possibility of supporting the reactor pressure vessel in that a so-called apron is provided at the lower end of the reactor pressure vessel is, which takes the weight of the reactor pressure vessel.

Hier dehnt sich der Reaktordruckbehälter bei Erwärmung nach oben, so daß die oben vorgesehenen Anschlußleitungen für das Kühlmittel in diesem Rahmen nachgiebig sein müssen. Bei den hohen Drücken, die in Druckwasserreaktoren Ublich sind, ist deshalb die erstgenannte Abstützung weiterverbreitet, auf die sich die Erfindung bezieht.Here the reactor pressure vessel expands upwards when heated, so that the connection lines provided above for the coolant in this frame have to be yielding. At the high pressures that are common in pressurized water reactors are, therefore the first-mentioned support is more widespread, on which the Invention relates.

Die Erfindung hat das Ziel, die Abstützung mit geringem Aufwand zu verstärken, damit auch ungewöhnliche Beanspruchungen, insbesondere Erdbebenkräfte, mit Sicherheit aufgenommen werden können.The aim of the invention is to provide the support with little effort amplify, so that unusual stresses, in particular earthquake forces, can be included with certainty.

Zur LUsung der vorgenannten Aufgabe verläuft am unteren Ende des Reaktordruckbehälters eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Stütze mit einstellbarer Länge zwischen dem Reaktordruckbehälter und dem biologischen Schild. Mit einer solchen StUtze wird die obere Abstützung gegen die bei Erdbeben besonders schädlichen Seitenkräfte entlastet, so daß eine sichere Festlegung auch für diesen ungewöhnlichen Fall gegeben ist, ohne daß die obere Aufhängung verstärkt werden müßte. Der dafür erforderliche Aufwand ist relativ gering, wie anschließend noch näher erläutert wird. So kann man mit einer einzigen Stütze auskommen, wenn die Richtung der größten Seitenkraft bekannt ist. Andernfalls wird man mehrere Stützen um den Umfang des Reaktordruckbehälters verteilt anordnen. Im Hinblick auf eine geringe Größe der Stützen sollten dann mindestens sechs solcher Stützen vorgesehen sein.To solve the above-mentioned task runs at the lower end of the reactor pressure vessel a support extending transversely to its longitudinal axis with adjustable length between the reactor pressure vessel and the biological shield. With such a support the upper support relieves the side forces that are particularly harmful in earthquakes, so that a certain definition is given also for this unusual case, without the need to strengthen the upper suspension. The effort required for this is relatively low, as will be explained in more detail below. So you can with a single support if the direction of the greatest lateral force is known is. Otherwise there will be several supports around the perimeter of the reactor pressure vessel arrange distributed. With regard to a small size of the supports should then at least six such supports may be provided.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung führt die Stütze durch den biologischen Schild und ist an diesem auf dessen dem Reaktordruckbehälter abgekehrten Seite befestigt. Hier kann die Befestigung ohne Strahlenbelastung kontrolliert und geprüft werden.In an advantageous embodiment of the invention, the support leads through the biological shield and is at this on its the reactor pressure vessel attached on the other side. Here the fastening can be checked without exposure to radiation and be checked.

Deshalb wird man an dieser Seite auch die Einrichtungen anbringen, die die einstellbare Länge ergeben.That is why the facilities will also be attached to this side, which result in the adjustable length.

Die Stütze umfaßt vorteilhaft einen in einem Druckmittelzylinder beweglichen Kolben. Damit ist eine Anpassung an Wärmedehnungen des Druckbehälters möglich. Kolben und Zylinder können Teil eines Stoßdämpfers sein, wie sie an sich bekannt sind. Noch günstiger kann es aber sein, wenn die Stütze unter dem Druck des Druckmittels mit Vorspannung am Reaktordruckbehälter anliegt, damit das Anliegen mit Sicherheit feststeht und eine den Reaktordruckbehälter zentrierende Haltekraft gegeben ist. Die Vorspannung kann bei hydraulischer Abstützung zum Beispiel durch eine Flüssigkeitssäule mit kleinem Aufwand und großer Genauigkeit gegeben sein. Erforderlichenfalls kann man dabei durch Ventile sicherstellen, daß die Haltekraft bei Ausschlagbewegungen des Reaktordruckbehälters wesentlich größer als die Vorsparzkraft ist.The support advantageously comprises a cylinder which is movable in a pressure medium cylinder Pistons. This allows adaptation to thermal expansion of the pressure vessel. Pistons and cylinders can be part of a shock absorber, as they are known per se. However, it can be even more favorable if the support is under the pressure of the pressure medium with bias on the reactor pressure vessel, so that the concern with security is fixed and a holding force centering the reactor pressure vessel is given. In the case of hydraulic support, the preload can be achieved, for example, by a column of liquid be given with little effort and great accuracy. If necessary, can valves are used to ensure that the holding force is maintained during deflection movements of the reactor pressure vessel is significantly greater than the pre-saving force.

Die Stütze braucht, um die Haltekraft mit einer gewissen Auflagerfläche an den Reaktordruckbehälter einzuleiten, einen bestimmten Durchmesser, der auch im Hinblick auf Knickbeanspruchungen nicht zu klein gewählt werden sollte. Deshalb kann die Stütze vorteilhaft ein mit Beton gefülltes Rohr umfassen. Hierbei ist zu berUcksichtigen, daß die Stütze die Abschirmwirkung des biologischen Schildes, den sie durchdringt, nicht verschlechtern darf. Ferner kann das Rohr mindestens in dem dem Reaktordruckbehälter zugekehrten Bereich eine Wärmeisolierung aufweisen. Damit ist nicht nur die am Reaktor- druckbehälter anliegende Stirnfläche sondern auch der seitliche Bereich gemeint, soweit er von dem heißen, den Reaktordruckbehälter umgebenden Medium unmittelbar mit Wärme beaufschlagt werden kann.The prop needs to have the holding force with a certain support surface to introduce a certain diameter to the reactor pressure vessel, too should not be chosen too small with regard to buckling loads. That's why the support may advantageously comprise a pipe filled with concrete. Here is to take into account that the support is the shielding effect of the biological shield, the permeates it, must not worsen it. Furthermore, the tube can at least in that the area facing the reactor pressure vessel have thermal insulation. In order to is not only the one at the reactor pressure vessel adjacent end face but also the side area, insofar as it differs from the hot one, the reactor pressure vessel surrounding medium can be acted upon directly with heat.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.For a more detailed explanation of the invention is based on the enclosed Drawing an embodiment described.

Die Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Reaktordruckbehälter eines Druckwasserleistungsreaktors für zum Beispiel 1300 MWe mit dem zugehörigen biologischen Schild. Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt, der die radiale Anordnung der erfindungsgemäßen Stützen erkennen läßt, während Fig. 3 ein vertikal verlaufender Teilschnitt durch eine der Stützen in wesentlich größerem Maßstab ist.Fig. 1 shows a vertical section through the reactor pressure vessel a pressurized water power reactor for, for example, 1300 MWe with the associated biological shield. Fig. 2 is a horizontal section showing the radial arrangement the supports according to the invention can be seen, while FIG. 3 is a vertical one Partial section through one of the supports is on a much larger scale.

Der Reaktordruckbehälter 1 ist ein im wesentlichen zylindrisches Stahlgefäß mit einem Kugelboden 2 und einem Deckel 3, der mit einem Flansch 4 über Deckelschrauben 5 am Stutzenring 6 des Reaktordruckbehälters befestigt ist.The reactor pressure vessel 1 is an essentially cylindrical steel vessel with a spherical base 2 and a cover 3, which is connected to a flange 4 via cover screws 5 is attached to the nozzle ring 6 of the reactor pressure vessel.

Der Reaktordruckbehälter 1 sitzt in der sogenannten Reaktorgrube 8. Sie wird von dem Beton des biologischen Schildes 9 umschlossen. Beim Ausführungsbeispiel ist der Beton durch einen Kühlmittel spalt 10 in die beiden Teile 11 und 12 unterteilt, wie in der deutschen Offenlegungsschrift 23 46 727 angegeben ist. Am biologischen Schild 9 ist eine Wärmeisolierung 14 angebracht, die oben im Bereich 15 so weit an den Reaktordruckbehälter 1 herangeführt ist, daß sie die Reaktorgrube 8 abschließt.The reactor pressure vessel 1 sits in what is known as the reactor pit 8. It is enclosed by the concrete of the biological shield 9. In the exemplary embodiment the concrete is divided into the two parts 11 and 12 by a coolant gap 10, as stated in German Offenlegungsschrift 23 46 727. On biological Shield 9 is a thermal insulation 14 attached, the top in the area 15 so far is brought up to the reactor pressure vessel 1 that it closes the reactor pit 8.

Im Bereich des Deckelflansches 4 ist in den Beton des biologischen Schildes ein aus Stahl bestehender Kastenträger 16 eingelassen, der mit einer Befestigung 17 den Reaktordruckbehälter trägt, und zwar im Hinblick auf den bei 18 angedeuteten Schwerpunkt in hängender Abstützung. Deshalb kann sich der Reaktordruckbehälter 1 bei Erwärmung frei nach unten dehnen.In the area of the cover flange 4 is in the concrete of the biological Shield an existing steel box girder 16 embedded, with a fastening 17 carries the reactor pressure vessel, specifically with regard to that indicated at 18 Center of gravity in hanging support. Therefore, the reactor pressure vessel 1 stretch freely downwards when heated.

Im unteren Bereich des Reaktordruckbehälters 1, und zwar unmittelbar über einer Schweißnaht 20, die den Kugelboden 2 mit dem zylindrischen Mantel des Druckbehälters 1 verbindet, sind um den Umfang verteilt Stützen 21 vorgesehen, die durch den biologischen Schild 9, und zwar durch beide Teile 11 und 12, hindurchlaufen und auf der dem Reaktordruckbehälter 1 abgekehrten Seite 22 mit Zugankern 23 im Beton des Teiles 11 verankert sind.In the lower area of the reactor pressure vessel 1, directly over a weld 20, which connects the ball bottom 2 with the cylindrical shell of the Pressure vessel 1 connects, supports 21 are provided around the circumference, which pass through the biological shield 9, through both parts 11 and 12 and on the side 22 facing away from the reactor pressure vessel 1 with tie rods 23 in the Concrete of part 11 are anchored.

Insgesamt sind acht gleiche Stützen 21 um den Reaktordruckbehälter verteilt angeordnet, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Die Befestigung 24 der Stützen 21 ist in Fig. 3 näher dargestellt.A total of eight identical supports 21 are around the reactor pressure vessel arranged distributed, as can be seen in FIG. The fastening 24 of the supports 21 is shown in more detail in FIG.

Jede Stütze 21 umfaßt ein Metallrohr 26, das bei einem Durchmesser von 200 mm eine Wanddicke von 20 mm hat.Each support 21 comprises a metal tube 26, which at a diameter of 200 mm has a wall thickness of 20 mm.

Das Innere 27 ist mit Beton gefüllt. Auf der dem Reaktordruckbehälter 1 zugekehrten Seite liegt das Metallrohr mit einem massiven Bereich 28 am Reaktordruckbehälter 1. Der massive Bereich ist mit einer 20 mm dicken Eindrehung 29 versehen, auf der eine Wärmeisolierung angebracht ist. Diese Wärmeisolierung erstreckt sich bis in den Bereich der Wärmeisolierung 14 in der Reaktorgrube 8. Der daran anschließende Teil 12 des biologischen Schildes 9 wird in einer Führung 30 von der Stütze 21 durchquert, die zwei konzentrische Rohre 31 und 32 umfaßt. Die beiden Rohre bilden an einem der Isolierung 14 benachbarten Führungsstück 315 eine Stopfbuchsenpackung 34, um den dichten Abschluß der Reaktorgrube 8 zu gewährleisten. Die Stopfbuchsenpackung 34 steht unter einer Vorspannkraft, die mit Federn 35 aufgebracht wird, die auf einem Flanschring 36 wirken. Die Federkraft ist mit Schrauben 37 einstellbar, die in einer. Mauerplatte 38 eingeschraubt werden.The interior 27 is filled with concrete. On the reactor pressure vessel The side facing 1 is the metal tube with a massive area 28 on the reactor pressure vessel 1. The massive area is provided with a 20 mm thick recess 29 on which thermal insulation is attached. This thermal insulation extends into the area of the thermal insulation 14 in the reactor pit 8. The adjoining Part 12 of the biological shield 9 is traversed in a guide 30 by the support 21, which comprises two concentric tubes 31 and 32. The two tubes form on one the Insulation 14 adjacent guide piece 315 a gland packing 34 to the to ensure tight closure of the reactor pit 8. The gland packing 34 is under a biasing force that is applied with springs 35 on a Flange ring 36 act. The spring force is adjustable with screws 37, which in a. Wall plate 38 are screwed.

Die Befestigung 24 auf der Außenseite 22 des biologischen Schildes 9 umfaßt einen Hydraulikzylinder 40, in dem ein Kolben 41 angeordnet ist. Der Kolben 41 wirkt mit einer Kugelfläche 42 auf das massiv ausgeführte Ende 43 des Rohres 26. Der Druck der Hydraulikflüssigkeit wird durch einen Hochbehälter auf zum Beispiel 2 bar gehalten. Die Verbindungsleitung zu dem nicht dargestellten Hochbehälter enthält ein RUckschlagventil,so daß die Stützkraft bei einem Ausschlag des Reaktordruckbehälters auf ein Vielfaches der Vorspannkraft steigen kann. Praktisch ist die Haltekraft nur durch die Festigkeit des Zylinders 40 und der Stützen 21 begrenzt. Dies setzt Jedoch voraus, daß die Zuganker 23, die Uber Muttern 45 eine Flanschplatte 46 des Zylinders 40 an einer Mauerplatte 47 festlegen, größere Haltekräfte aufbringen können als die erwähnten Festigkeitswerte des Zylinders 40 und der Stützen 21.The attachment 24 on the outside 22 of the biological shield 9 comprises a hydraulic cylinder 40 in which a piston 41 is arranged. The piston 41 acts with a spherical surface 42 on the solid end 43 of the tube 26. The pressure of the hydraulic fluid is increased by an elevated tank for example 2 bar held. Contains the connecting line to the elevated tank, not shown a non-return valve, so that the supporting force in the event of a deflection of the reactor pressure vessel can increase to a multiple of the preload force. The holding power is practical limited only by the strength of the cylinder 40 and the supports 21. This continues However, it is assumed that the tie rod 23, the Uber nuts 45, a flange plate 46 of the Set cylinder 40 on a wall plate 47, can apply greater holding forces than the mentioned strength values of the cylinder 40 and the supports 21.

7 Patentansprüche 3 Figuren7 claims 3 figures

Claims (7)

PatentansrUche öl Kernreaktor mit einem metallischen Reaktordruckbehälter, der in einer Reaktorgrube eines aus Beton bestehenden biologischen Schildes mit Abstand von diesem mit vertikaler LEngsachse angeordnet ist und mit seinem oberen Ende an einer vom biologischen Schild getragenen Abstützung befestigt ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß am unteren Ende des Reaktordruckbehälters (1) eine quer zu seiner Längsachse verlaufende Stütze (21) mit einstellbarer Länge zwischen dem Reaktordruckbehälter (1) und dem biologischen Schild (9) verläuft. Patent claims oil nuclear reactor with a metallic reactor pressure vessel, the one in a reactor pit with a biological shield made of concrete The distance from this is arranged with a vertical longitudinal axis and with its upper one End is attached to a support carried by the biological shield, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that at the lower end of the reactor pressure vessel (1) a support (21) running transversely to its longitudinal axis and having an adjustable length runs between the reactor pressure vessel (1) and the biological shield (9). 2. Kernreaktor nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Stütze (21) durch den biologischen Schild (9) führt und an diesem auf dessen dem Reaktordruckbehälter (1) abgekehrter Seite {22) befestigt ist. 2. Nuclear reactor according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the support (21) leads through the biological shield (9) and on this is attached to the side {22) facing away from the reactor pressure vessel (1). 3. Kernreaktor nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t, daß die Stütze (21) einen in einem Druckmittelzylinder (40) beweglichen Kolben (41) umfaßt. 3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t that the support (21) is movable in a pressure medium cylinder (40) Includes piston (41). 4. Kernreaktor nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Stütze (21) unter'dem Druck des Druckmittels mit Vorspannung am Reaktordruckbehälter (1) anliegt. 4. Nuclear reactor according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the support (21) is pretensioned under the pressure of the pressure medium on the reactor pressure vessel (1). 5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stütze (21) ein mit Beton gefülltes Rohr (26) umfaßt. 5. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 4, d a -d u r c h g it is not shown that the support (21) is a pipe (26) filled with concrete includes. 6. Kernreaktor nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Rohr (26) mindestens in dem dem Reaktordruckbehälter zugekehrten Bereich (29) eine Wärmeisolierung aufweist.6. Nuclear reactor according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the tube (26) at least in the one facing the reactor pressure vessel Area (29) has thermal insulation. 7. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens sechs Stützen (21) um den Umfang des Reaktordruckbehälters (1) verteilt sind.7. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 6, d a -d u r c h g It is noted that at least six supports (21) around the circumference of the reactor pressure vessel (1) are distributed.