DE2858068C2 - Wärmebehandlungs-Vorrichtung zur Verlängerung der Lebensdauer eines Druckbehälters, insbesondere eines Reaktordruckbehälters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs !.

Eine solche Vorrichtung Ist durch die DE-OS 23 22 118 bekannt. Dort weist die Trageinrichtung einen Abschlußdeckel auf, mit welchem die Druckbehälter-Öffnung nach dem Einfügen der Heizeinrichtung dichtend abgeschlossen wird, so daß der Druckbehälter nach seinem Entwässern, aber bei geflutetem Reaktorraum einer Wärmebehandlung unterzogen werden kann. Die bekannte Vorrichtung weist Temperaturfühler auf, die aus- und einschiebbar an dem Haltekörper der Heizeinrichtung gehallert sind, so daß die Temperatur an verschiedenen Bereichen der Behälterwandung gemessen werden kann, wenn die Vorrichtung In den Druckbehälter eingesetzt Ist. Mit der bekannten Vorrichtung lassen sich jedoch keine graduellen Temperaturunterschiede In der Behälterwand exakt steuern, da Zonen außerhalb der Wärmebehandlungszone höhere Temperaturen als gewünscht erreichen können. Der vorliegenden Wärmebehandlungs-Vorrichtung liegt die allgemeine Aufgabe zugrunde, die Wärmebehandlungszone so zu gestalten, daß sie vorzugsweise die durch die Neutronenfluenz versprödeten, im axlaien Bereich des Reaktorkernes liegenden Wandbereiche des Druckbehälters umfaßt. Wie es In der Stammanmeldung P 28 20 442.4-33, zu der die vorliegende Anmeldung eine Ausscheidung Ist, näher beschrieben Ist, Ist dazu der Haltekörper als Isolierzylinder ausgebildet und iiiiuels AnUiuciillfichun seines äußeren Umfanges mit dem Druckbehälter-Innenumfang derart dichtend in Lingrill biiniihar. daß er einen im der zu behandelnden I )ruckliohälter-Wandpartie anliegenden, ringförmigen -, llei/rauni begrenzt. Eine solche Vorrichtung hat Ucn Vorteil, daß Reaktor-Einbauien, z. B. der Schemel im Bodcnkalotienbercich. sich wirksam vor Erwärmung durch Wärmezufluß im Druckbehälter-Innenraum schützen lassen und eine exakte Temperatursteuerung der zu to behandelnden Wandpartie erst ermöglicht ist.

Durch die Erfindung wird nun die Wärmebehandlungs-Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff mit einer solchen Anordnung der Temperatur-Meßelemente versehen, daß die exakte Temperatursteuerung, insbesondere mit einem Hallekörper des geschilderten Aufbaus, wirksam unterstützt werden kann.

Die Wärmebehandlungs-Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Meßelemente an einem achsparallel zum Druckbehälter orientierten Meßbalken befestigt sind und der Meßbalken am Außenumfang des Haltekörpers über ein Gestänge in und außer Eingriff der Druckbehälterwand steuerbar gelagert ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß der Meßbalken an einem Parallelogramm-Gestänge gelagert ist. In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist der Haltekörper, an dem der Meßbalken gelagert ist, ein solcher, wie im Anspruch 3 angegeben und eingangs bereits erläutert. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sich am Meßbalken eine Vielzahl von Temperatur-Meßelementen anbringen lassen, welche ein relativ genaues Abbild der Temperaturverteilung in der zu behandelnden Wandpartie über deren Höhe gesehen liefern und daß trotz der zahlreichen Meßstellen das In- und Außer-Eingriffbringen des Meßbalkens mit seinen Temperatur-Meßelementen an dem Innenumfang des Druckbehälters sehr schnell vonstatten gehen kann.

Im folgenden wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels die Erfindung noch ■to näher erläutert. Darin zeigt in schematlscher Darstellung unter Fortlassung der für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile:

Fig. I eine Wärmebehandlungs-Vorrichtung mit einer Anordnung der Temperatur-Meßelemente, dargestellt in der linken Hälfte des Druckbehälters, im Aufriß, zum Teil im Schnitt;

Fig. 2 in einer Draufsicht im Ausschnitt den Abschlußdeckel der Vorrichtung nach Fig. 1.

Von dem In Fig. 1 dargestellten Kernreaktordruckbehälter 1 (Im folgenden vereinfachend als Druckbehälter bezeichnet), der aus einem warmfesten, legierten Stahl besteht, sind insbesondere die durch Punktierung hervorgehobenen Wandpartien \a während des Betriebes der vom Reaktorkern ausgehenden Neutronenstrahlung ausgesetzt und unterliegen deshalb mit zunehmender Standzeit einer Gefügeveränderung In Richtung auf eine Versprödung des Werkstoffes. Dies kann dazu führen, daß der Druckbehälter i, z. B. nach 20 Jahren Betrieb, herausgenommen und durch einen neuen ersetzt werden m> muß. Die Lebensdauer des Druckbehälters 1 kann indessen durch eine Wärmebehandlung auf der Basis des Erholungstemperns mit der nachfolgend beschriebenen Vorrichtung verlängert werden. Die als Ganzes mit 2 bezeichnete Vorrichtung besteht aus einer Helzeinrichtung 3, die benachbart zu den zu behandelnden Wandpartien 1<7 des Druckbehälters 1 Im Innenraum \b desselben in Stellung bringbar 1st. Hierzu ist, wie ersichtlich, der Druckbehälter 1 von seinen Einbauten befreit bis auf

einen Schemel !<· im Bereich seiner Bodenkalotte Xd. Der verstärkte Behälterllansch Xt, an dem normalerweise der ■licht dargestellte Druckbehälterdeckel mittels Flanschschrauben dichtend verspannt wird, umspannt eine Behälteröffnung I<\ die eine lichte Weite Γ hat, welche , kleiner ist als die lichte Weite Xa' im Wandbereich Xa ■ies Druckbehälters 1, der, wie dargestellt, eine im wesentlichen hohlzylindrische lopfförmige Gestalt mit Bodenkalotle Xd aufweist. Mit 1« ist eine der Hauptkuhlmitteüeiiungen des Druckbehälters I bezeichnet, wobei m z. B. drei Eintritts- und drei Auslrilisleilungen in der achsnormalen Ebene der dargestellten Kühlmittelleitung Ik gleichmäßig über den Umfang des Druckbehälters 1 verteilt zu denken r-ind.

Die Halterung für die Heizeinrichtung 3 besteht aus r> einem im wesentlichen zylindrischen, thermisch isolierenden Haltekörper 4, der an einer als Ganzes mit 5 bezeichneten Trageeinrichtung gelagert ist, mit welcher er durch die Behälteröffnung Ic in den Druckbehälter 1 einfügbar und aus dieser wieder herausnehmDar ist. Versorgungskabel für die Heizelemente 3<;. die am Außenumfang des Haltekörpers 4 sitzen, sind mil 6 und Meßleitungen für einen Thermoelemente 7 halternden beweglichen Meßbalken Tu sind mit 8 bezeichnet. Der Meßbalken Ta ist an einem Parallelogramm-Gestänge Tb so gelagert, daß er aus einer eingeschwenkten Transportposition in die dargestellte Meßposilion gebracht werden kann, in welcher er mit seinen Thermoelementen 7 am Innenumfang der Wand Xa anliegt. Bei 7.1 ist ein weiteres bewegliches Thermoelement angedeutet, das an einem bewegli- w chen Schwenkarm 7.1« befestigt ist, welch letzterer wiederum ausschwenkbar an einem der Stützbeine 12 gelagert ist. Hierbei sind die Meßleitungen nicht dargestellt, ebensowenig wie der Schwenkmechanismus, der vorzugsweise zum fernbedienbaren Schwenken dient.

Der Haltekörper 4 ist mittels Anlageflächen 4.1 und 4.2 seines äußeren Umfanges mit dem Druckbehälter-Innenumfang der-.rt dichtend in Eingriff bringbar, daß er einen an der zu behandelnden Druckbehälter-Wandpartie la anliegenden, ringförmigen Heizraum 9 begrenzt. Die 4» Anlageflächen 4.1 sitzen am AußenumCang eines unteren Haltekörper-Flansches 4.10; sie liegen in der dargestellten eingefügten Lage der Vorrichtung im oberen Bereich der Kalotten-!nnenumfangsflächen dichtend an. Die oberen Anlageflächen 4.2 sind an Haltekörper-Segmenten 4.20 angeordnet. Diese Segmente 4.20 haben Im dargestellten Ausführungsbeispiel einen etwa L-förmlgen Querschnitt, der so bemessen ist, daß sie, wenn der Haltekörper 4 mit seinen unteren Anlageflächen 4.1 am Innenumfang der Bodenkalotte aufliegt, in den Ringspalt 10 eingefügt werden können, der zwischen dem oberen Ringflansch 4.21 des Haltekörpers 4 und dem Innenumfang des Druckbehälters 1 aufgespannt wird. Die Segmente 4.20 bilden einen in sich geschlossenen Segmentring mit entsprechenden Teilfugen 11, der z. B. aus sechs gleichartigen Segmenten 4.2 besteht, die in Form von liegenden L-Profllen mit ihrem kurzen L-Schenkel am Innenumfang des Druckbehälters 1 und mit ihrem längeren L-Schenkel in horizontaler Lage auf der Überseite des Ringflansches 4.21 des Haltekörpers 4 aufliegen. Auf ^Wl diese Welse kann der Haltekörper 4 mit seinem unteren Ringflansch 4.10 und seinem oberen Ringflansch 4.21 durch die Behälieröff'nung, d. h. insbesondere durch die Engstelle der lichten Welle Ic. hindurch in das Behälterinnere eingebracht werden, und anschließend wird der ^b5 Hallekörper 4 durch Inposilionbringen der Haltekörper-Segmente 4.20 auf die lichte Weite Xa' der zu behandelnden Wandpartie \a eingestellt.

Die Trageinrichtung 5 weist einen Gittermast 50 auf mit Längsslreben 5.1, Querstreben 5.2 und Diagonalstreben 5.3. Im Bereich des Haltekörpers 4 weist der Gittermast 5.0 eine korbartige Fortsetzung 5.4 auf, deren Außenabniessungen etwas kleiner als die Innenabmessungen des Haltekörpers 4 sind und deren Längs-, Quer- und Diagonalstreben mit 5.10, 5.20 und 5.30 bezeichnet sind. Anstelle der Querstreben 5.20 können auch entsprechende Ringplatten verwendet werden. Mit den äußeren Längsstreben 5.10 sind ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Stützbeine 12 verbunden mit angelenkten Stützfüßen 12.1 an ihren Enden. Diese an der korbartigen Verlängerung des Gittermastes 5.0 befestigten Stützbeine 12 dienen zugleich zur Verbindung des Haltekörpers 4 mit der Gittermast-Konstruktion, d. h. durch sie w:xd die gesamte Trageinrichtung 2 mit Haltekörper 4 und Heizelementen 3o abgestützt. Der Gittermast 5.0 durchdringt den auf einer Schulter 13 des Deckelflansches 1/ aufsetzbaren Abschlußdecke! 14, welch letzterer über Halteeisen 15 mit dem Gittermast 5.0 verbunden ist. Zwecks Steuerung der Temperaturverteilung in dem innerhalb des Haltekörpers 4 angeordneten Druckbehälterraum Xb und damit auch mittelbar zur Temperatursteuerung innerhalb des Heizraumes 9 sind Teile des Abschlußdeckels 14 als Klappen 14a ausgebildet. Diese Klappen können insbesondere fernbetätigt offen- und schließbar sein (nicht dargestellt); statt der Klappen 14c/ könnten auch Schieber vorgesehen sein (gleichfalls nicht dargestellt). In Fig. 1 sind zwei solche Klappen 14</ in geöffnetem Zustand dargestellt, wogegen die Draufsicht nach Fig. 2 den Abschlußdeckel 14 im geschlossenen Zustand seiner Klappen 14a zeigt. Die Segmente 146 sind feste Deckelpartien und nicht als Klappen ausgeführt.

Wie es durch die Pfeile 150 versinnbildlicht wird, sind die Längsstreben 5.1 des Gittermastes 5.0 als hohle Gitterstäbe ausgebildet, so daß durch sie Kühlluft in den Raum lh eingeblasen werden kann. Zu diesem Zweck sind an die Längsstreben an ihren oberen Enden schematisch bei 15.1 angedeutete Kühlluftleitungen angeschlossen. Es ist auch möglich, anstelle der Längsstreben 5.1 gesonderte Kühlluftleitungen am Gittermast 5.0 zu verlegen. Eine Tauchpumpe 16, die bis zum untersten Bereich der Bodenkalotte Xd herabgelassen ist, ermöglicht es, den Druckbehälterraum Ib leer zu pumpen. Die flexible Pumpenleitung 16.1 ist über eine Umlenkrolle 16.2, welch letztere im oberen Bereich des Gittermastes 5.0 gelagert ist, mit einem bestimmten Durchhang in S-Form durch entsprechende Durchgangsöffnungen der Deckenriegel 17 nach außen hindurchgeführt. In entsprechender Weise sind auch die Kühlluftleitungen 15.1 sowie die Meßleitung 8 und die Heizleitungen 6 nach außen hindurchgeführt. Bei 16' ist eine Zwischenposition der Tauchpumpe 16 angedeutet, die diese einnimmt, bevor sie herabgelassen oder nachdem sie herausgezogen ist. Der Reaktorraum /· ist während des Heizvorganges von Wasser entleert, wobei die Abschirmung durch die Deckenriegel 17 erfolgt.

Die Hauptkühlmittelleitungen Xκ werden, bevor mit dem Wärmebehandlungs-Vorgang begonnen wird, durch Isolierstopfen 18 verschlossen, welche z. B. aufblasbar mit Druckluft oder anders aufweitbar ausgeführt sein können. Ein Gestänge zum Einfügen und Herausziehen dieser Isolierstopfen 18 ist mit 18.1 bezeichnet. Die Umlenkrolle 16.2 gehört zu einem nicht näher dargestellten Pumpenhubwerk.

Der Haltekörper 4 ist so ausgeführt, daß er mit der Wand des Druckbehälter 1 wärmedicht abschließt. Die Wärmedichtung nach oben wird durch die Haltckörper-

Segmente 4.20 bewirkt, die nach dem Einsetzen der Vorrichtung unter Wasser in Position gebracht werden und durch ihre Überlappungen eine Konvektionssirömung durch die Spalte 180 verhindern. Die festen Deckclsegmente 14Λ übernehmen die Halterung des Gittermastes 5.0 (Kippsicherung), wogegen uie beweglichen Klappen 14« in Verbindung mit der Kühlluftströmung 150 der Lufttemperatursteuerung in den Räumen \b und 9 dienen. Die beschriebene Vorrichtung ist durch die Meß- und Versorgungskabel mit einer handelsüblichen Steuer- und Regeleinrichtung außerhalb des Reaktorraumes r verbunden. Die Abschirmung erfolgt - außer durch die umliegenden Wände - durch die schon erwähnten Dekkenriegel 17. Das Hinsetzen der Wärmcbehandlungs-Vorrichtung erlolgt bei ausgeräumtem Druckbehälter, jedoch

unter Wasser. Das Wasser dient hierbei als Abschirnimedium. 1st die Vorrichtung in die in Fig. I dargestellte Lage gebracht, dann kann mit der Tauchpumpe 16 der Innenraum des Druckbehälter und der Reaktorraum / 5 von Wasser entleert werden, nachdem die Deckenriegel 17 in Stellung gebracht sind. Die Heizelemente 3</ sind an sich bekannte elektrische Wlderstands-Ileizelemente, die die zu behandelnden Wandparlien la aufheizen. Wesentlich ist, daß durch diese Heizelemente 3« eine 10 partielle Wärmebehandlung durchgeführt werden kann, d. h. eine Behandlung nur derjenigen Wandbereiche, bei denen eine Versprödung beseitigt werden muli, wogegen andere Wandbereiche von der Temperaturbehandlung praktisch unbeeinflußt bleiben. 15

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wärmebehandlungs-Vorrichtung zur Verlängerung der Lebensdauer eines Druckbehälter*, insbesondere eines Reaktordruckbehälters, dessen warnifesler Werkstoff durch Neutronenfluenz zeitabhängigen Gefügeveränderungen unterworfen ist, mit einer Heizeinrichtung, die benachbart zu den zu behandelnden Wandpartien des Druckbehälters im Innenraum desselben in Stellung bringbar ist, mit einer Halterung für die Heizeinrichtung, die einen im wesentlichen hohlzylindricchen Haltekörper aufweist, der an einer Trageinrichtung gelagert ist, mittels welcher er durch die Behälteröffoung in den Druckbehälter einfügbar und wieder herausnehmbar ist, und mit am Haltekörper gelagerten, in radialer Richtung auslenkbaren and mit der Aufheizzone der Druckbehälterwand In Eingriff bringbaren Temperatur-Meßelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur-Meßelemente (7) an einem achsparallel zum Druckbehälter orientierten Meßbalken (7a) befestigt sind und der Meßbalken am Außenumfang des Haltekörpers (4) über ein Gestänge (7Λ) in und außer Eingriff der Druckbehälterwand (la) steuerbar gelagert Ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbalken (Ta) an einem Parallelogramm-Gestänge (7*) gelagert Ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbalken (Ta) der Temperatur-Meßelemente (7) an einem Haltekörper (4) gelagert ist, welcher als Isolierzylinder ausgebildet Ist und mittels Anlageflächen (4.1, 4.2) seines äußeren Umfanges mit dem Druckbehälter-Innenumfang dichtend in Eingriff bringbar Ist, so daß er einen an der zu behandelnden Druckbehälter-Wandpartie (la) anliegenden, ringförmigen Heizraum (9) begrenzt.