DE1614916C3

DE1614916C3 - Gas-cooled, graphite-moderated nuclear reactor

Info

Publication number: DE1614916C3
Application number: DE19671614916
Authority: DE
Inventors: Colin Edgar; Haake Nicholas; London Butterfield
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1966-04-05
Filing date: 1967-03-29
Publication date: 1976-12-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen gasgekühlten, graphitmoderierten Kernreaktor mit einem Betondruckbehälter und Standrohren für die Brennstoffbeschickung, die durch eine Wand des Druckbehälters hindurchführen, wobei jedes Standrohr an mindestens einem weiteren Standrohr so befestigt ist, daß einer Axialbewegung zwischen ihnen entgegengewirkt wird.The invention relates to a gas-cooled, graphite-moderated nuclear reactor with a concrete pressure vessel and standpipes for fuel feed passing through a wall of the pressure vessel pass through, each standpipe is attached to at least one further standpipe that one Axial movement between them is counteracted.

Ein solcher Kernreaktor ist beispielsweise aus der GB-PS 9 66 409 bekannt.Such a nuclear reactor is known from GB-PS 9 66 409, for example.

Moderne Kernkraftwerke des AGR-Typs weisen ein Zugangsrohr für jeden Brennstoffelementkanal auf, was die Brennstoffbeschickung im Vergleich zu früheren Reaktoren, beispielsweise des Magnox-Typs, bei welchem ein einzelnes Zugangsrohr für eine Mehrzahl von Brennstoffelementkanälen vorgesehen war, vereinfacht und beschleunigt. Jedes Zugangsrohr wird wenigstens teilweise aus einem Standrohr gebildet, welches sich durch das obere Endstück des Betonbehälters erstreckt und an seinem oberen Ende über der äußeren Oberfläche des Behälters endet, die die Beschickungsfläche des Reaktors bildet. Das obere Ende jedes Standrohres ist während des Reaktorbetriebes mit einem biologischen Abschirmstopfen verschlossen, der einen Teil einer Brennstoffelement-Bauteilgruppe bildet und bei Entnahme der Bauteilgruppe entfernt und nach dem Einsetzen einer neuen Brennstoffelement-Bauteilgruppe wieder an seine Stelle gebracht wird. Damit der biologische Abschirmstopfen im Standrohr in Abdichtstellung bei Normalbetrieb verriegelt werden kann, weist der obere Endbereich jedes Standrohres einen größeren Durchmesser als die unteren Bereiche auf, und er ist in den unteren Bereichen befestigt. Ferner können die unteren Bereiche jedes Standrohres aus Fertigungsgründen aus zwei oder mehr Teilstücken bestehen, die aneinander befestigt sind. So kann jedes Standrohr wenigstens drei Teilstücke aufweisen, die durch Stumpfschweißungen verbunden sind.Modern nuclear power plants of the EGR type have an access pipe for each fuel element channel, what the fuel feed compared to previous reactors, e.g. of the Magnox type, in which a single access tube was provided for a plurality of fuel element channels, simplified and accelerated. Each access pipe is formed at least in part from a standpipe which extends extends through the upper end of the concrete tank and at its upper end over the outer one Surface of the container ends, which forms the loading surface of the reactor. The top of each Standpipe is closed with a biological shielding plug while the reactor is in operation forms part of a fuel element component group and is removed when the component group is removed and after the insertion of a new fuel element component group is brought back into its place. So that the biological shielding plug in the standpipe can be locked in the sealing position during normal operation, the upper end portion of each standpipe has a larger diameter than the lower portions, and it is attached in the lower areas. Furthermore, for manufacturing reasons, the lower areas of each standpipe can consist of two or more sections that are attached to each other. So each standpipe can have at least three sections that go through Butt welds are connected.

Das obere Endstück des Betonbehälters wird aufgebaut, wenn die verschweißten Standrohre sich in ihren richtigen Gitterpositionen befinden. Aufgrund der Tatsache, daß ein Standrohr für jeden Brennstoffelementkanal im Reaktorkern vorhanden ist, sind die Standrohre dicht beieinander angeordnet, und das Einbringen von Betonmörtel zwischen die Standrohre — mit der zusätzlichen Komplikation des Vorhandenseins von Vorspannsehnen, Kühlrohren für die Standrohre und möglicherweise Verschalungsrohren für die Standrohre — ist ein Vorgang, der einige Schwierigkeiten mit sich bringt. Falls das Gießen des Betqns und sein anschließendes Verdichten nicht mit großer Sorgfalt durchgeführt wird, ist es möglich, daß eine Stumpfschweißnaht des Standrohres dadurch beschädigt werden kann, daß sie vom Betonzuführ- und -Verdich-The upper end piece of the concrete container is built up when the welded standpipes are in their correct grid positions. Due to the fact that a standpipe for each fuel element channel is present in the reactor core, the standpipes are arranged close together, and that Putting concrete mortar between the standpipes - with the added complication of its presence of prestressing tendons, cooling pipes for the standpipes and possibly casing pipes for the Standpipes - is a process that presents some difficulties. In case the pouring of prayer and be subsequent compaction is not carried out with great care, it is possible that a butt weld seam of the standpipe can be damaged by the fact that it is

!5 tungs-Werkzeug einen Schlag versetzt bekommt. Die Schweißnaht-Beschädigung ist dann wahrscheinlich von der Art, die eine lokale Schwächung statt einen völligen Bruch verursacht. Wenn der Beton erst einmal in seiner Lage ausgehärtet ist, dann ist es nicht mehr möglich, Schweißnahtprüfungen vorzunehmen.! 5 tool is struck with a blow. the Weld damage is then likely of the kind showing local weakening rather than total Rupture caused. Once the concrete has hardened in place, it is no longer possible to To carry out weld seam tests.

Die Folgen einer örtlichen Schwächung in einer Standrohr-Stumpfschweißung können so sein, daß bei Einwirkung einer großen vorübergehenden Scherkraft auf die Standrohre, beispielsweise bei Auftreten C seismischer Störungen, die lokale Schwächung sich ausbreitet und die ganze Schweißnaht zerstört wird. Dann könnte, wenn die Oberflächenhaftung zwischen dem Beton und dem Standrohr unzureichend ist, um dem inneren Druck (beispielsweise etwa 42 kg/cm²) im Behälter zu widerstehen, oder wenn die zerstörte Schweißnaht sich genügend nahe an der äußeren Oberfläche des Betons befindet, so daß die Restdicke desselben nicht ausreicht, der Scherkraft standzuhalten, die aus dem Innendruck im Behälter resultiert, das obere abgebrochene Teilstück des Standrohres nach oben in die Ladeflächenbereiche geschleudert werden und Verletzungen des Personals sowie Schaden an Einrichtungen verursachen.The consequences of a local weakening in a standpipe butt weld can be such that when a large temporary shear force acts on the standpipes, for example when seismic disturbances occur, the local weakening spreads and the entire weld is destroyed. Then, if the surface adhesion between the concrete and the standpipe is insufficient ^{to withstand the internal pressure (e.g. about 42 kg / cm 2} ) in the container, or if the destroyed weld is sufficiently close to the outer surface of the concrete, so could that the remaining thickness of the same is insufficient to withstand the shear force resulting from the internal pressure in the container, the upper broken section of the standpipe are thrown up into the loading area areas and cause injuries to staff and damage to facilities.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gefahr eines Herausschleuderns des Standrohres oder eines Fragmentes desselben zu vermeiden.The invention is based on the task of reducing the risk of the standpipe or one being thrown out Avoid fragments of the same.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jedes Standrohr ein Teilstück von reduziertem Außendurchmesser dort aufweist, wo es aus der Wand heraustritt, derart, daß eine Außenschulter gebildet ist, 1 i daß eine mit Löchern versehene Platte auf der Außenseite der Wand angeordnet ist, wobei jede Platte mindestens zwei Löcher, von denen jedes ein entsprechendes Standrohr aufnimmt, sowie einen Haltering mit einem Innendurchmesser aufweist, der zum reduzierten Außendurchmesser des Standrohres paßt und unter nach außen vorstehende Ansätze am Standrohr greift, und daß jeder Haltering an der darunter liegenden Platte befestigt ist.This is achieved according to the invention in that each standpipe has a section of reduced outer diameter where it emerges from the wall, such that an outer shoulder is formed, 1 i that a perforated plate is arranged on the outside of the wall, each Plate has at least two holes, each of which receives a corresponding standpipe, and a retaining ring with an inner diameter that matches the reduced outer diameter of the standpipe and engages under outwardly protruding lugs on the standpipe, and that each retaining ring is attached to the plate below.

Zweckmäßig wird jedes Standrohr an drei angrenzenden Standrohren befestigt.Each standpipe is expediently attached to three adjacent standpipes.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, und zwar zeigtThe invention will now be described with reference to the drawing showing it as an example, namely shows

F i g. 1 eine Teilseitenansicht im Schnitt nach Linie I-I der Fig.2,währendF i g. 1 is a partial side view in section along line I-I of Fig.2, while

F i g. 2 eine Draufsicht auf F i g. 1 wiedergibt, wobei der Deutlichkeit halber ein Teilstück weggelassen wurde.F i g. 2 is a plan view of FIG. 1 reproduces, a portion being omitted for the sake of clarity would.

Nach der gezeigten Ausführungsform ist bei einem gasgekühlten graphitmoderierten Kernreaktor mit einem Betondruckbehälter eine Mehrzahl von Standrohren 1 in quadratischen Gittern vorgesehen (wobei inAccording to the embodiment shown, with a gas-cooled graphite-moderated nuclear reactor a plurality of standpipes 1 are provided in square grids in a concrete pressure vessel (where in

der Zeichnung ein vollständiges Gitter aus vier Rohren wiedergegeben ist, während die vollständige Reaktorladefläche aus einem Vielfachen des dargestellten Gitters besteht), und jedes Standrohr besteht aus mindestens zwei Teilstücken, wie dargestellt. Der obere Abschnitt 2 bildet ein Teilstück mit vergrößertem Innendurchmesser für die Unterbringung des Abdichtstopfens einer biologischen Abschirmung und Abdichtstopfeneinheit, zusammen mit den Abdicht- und Verriegelungsmitteln des Abdichtstopfens. Ein Teil 3 des Abdichtstopfens ist in F i g. 1 wiedergegeben. Das obere Teilstück 2 jedes Standrohres 1 ist bei 4 mit dem unteren Standrohr-Teilstück 5 stumpfverschweißt. Weitere Standrohr-Teilstükke (nicht dargestellt) können miteinander und mit dem Teilstück 5 unterhalb des in der Zeichnung wiedergege- «5 benen Teils stumpfverschweißt sein.the drawing shows a complete grid of four tubes, while the complete reactor loading area consists of a multiple of the grid shown), and each standpipe consists of at least two sections as shown. The upper section 2 forms a section with an enlarged inner diameter for accommodating the sealing plug of a biological shield and sealing plug unit, together with the sealing and locking means of the sealing plug. Part 3 of the sealing plug is in Fig. 1 reproduced. The upper section 2 of each standpipe 1 is at 4 with the lower standpipe section 5 butt welded. More standpipe parts (not shown) can with each other and with the Section 5 below the 5 reproduced in the drawing be butt-welded in the lower part.

Jedes Teilstück 5 der Standrohre 1 weist mehrere (in der Zeichnung sind nur zwei dargestellt) Schub- oder Abscherflansche 6 auf, die einstückig mit dem Teilstück 5 ausgebildet sind, oder weist mehrere Scherringe auf, *> die fest mit dem Teilstück 5 verschweißt sind.Each section 5 of the standpipes 1 has several (in the drawing only two are shown) push or Shear flanges 6, which are formed in one piece with the section 5, or has several shear rings, *> which are firmly welded to the section 5.

Die Standrohrc 1 erstrecken sich nach oben durch Öffnungen 7 in der Wand 8 des oberen Endstücks eines Betondruckbehälters hindurch, welcher den Reaktorkern (nicht dargestellt) enthält. Die Öffnungen 7 entstehen während der Herstellung des oberen Endstükkes des Druckbehälters, indem Beton schichtweise um die Standrohre herum gegossen und verdichtet wird, wobei letztere in ihren richtigen Gitterstellungen angeordnet sind. So werden die Scherflansche 6 oder Ringe während des Baus des oberen Endstücks des Behälters in den Beton eingebettet. Falls Verschalungsrohre oder Stützrohre während des Betongießens zu verwenden sind, werden diese in Abschnitten unter, zwischen und über den Scherflanschen 6 oder Ringen vorgesehen. Die oberen Enden der Standrohre 1 erstrecken sich über die obere Fläche der Betonwand 8 hinaus, so daß sie für eine Brennstoffbeschichtungsmaschine (nicht dargestellt) des Reaktors zugänglich sind. Ein abnehmbarer Deckel 9 ist für das Fernhalten von Fremdstoffen von den Standrohren und Abdichtstopfen vorgesehen, wenn keine Brennstoffbeschichtung stattfindet. Der Deckel 9 wurde der Deutlichkeit halber in Fig. 2 weggelassen.The Standrohrc 1 extend upward through openings 7 in the wall 8 of the upper end piece of a Concrete pressure vessel through which the reactor core (not shown) contains. The openings 7 arise during the manufacture of the upper end piece of the pressure vessel by adding concrete in layers the standpipes are poured around and compacted, with the latter in their correct grid positions are arranged. So the shear flanges 6 or rings are used during the construction of the top end of the Embedded in the concrete. If casing pipes or support pipes close during concrete pouring are used, these will be in sections under, between and over the shear flanges 6 or rings intended. The upper ends of the standpipes 1 extend over the upper surface of the concrete wall 8 so that they are accessible to a fuel coating machine (not shown) of the reactor. A removable cover 9 is for keeping foreign matter away from the standpipes and sealing plugs provided when there is no fuel coating. For the sake of clarity, the cover 9 has been shown in FIG Fig. 2 omitted.

Jedes Gitter der vier Standrohre weist eine Einrichtung auf, welche die Standrohre so aneinander befestigt, daß eine relative Axialbewegung verhindert wird. Diese Einrichtung besteht aus einer quadratischen Platte 10 mit vier Löchern 11, die über die vier Standrohre passen, aus einem Haltering 12 für jedes Standrohr 1 und vier einstückig angeformten Ansätzen 13 an jedem Standrohr, die sich jeweils in radialer Richtung von der Peripherie des Standrohres weg erstrecken und gleichmäßig in Abständen von 90° um diese herum angeordnet sind. Jeder Haltering 12 weist in seiner Innenwand vier Schlitze 14 auf, deren Größe und Abstand voneinander derart gewählt sind, daß die Ringe 12 auf die Standrohre 1 gesetzt werden können und die Ansätze 13 passieren können. Auch die Platte 10 weist Schlitze 15 in jedem ihrer Löcher 11 auf, ähnlich den Schlitzen 14 der Ringe 12. Die Platte 10 ist oben auf der Betonwand 8 angeordnet und weist Nivellierschrauben 16 ( Fig.2) auf, teils um jede örtliche Unregelmäßigkeit des Niveaus der Wandung 8 auszugleichen und teils für einen Zweck, der im nachfolgenden noch beschrieben wird. Die Schlitze 15 in den Löchern 11 der Platte 10 lassen diese die Ansätze 13 passieren, wenn von oben eingesetzt wird. Ein Haltering 12 wird dann auf jedes Standrohr 1 aufgesetzt, wobei die Schlitze 14 es jedem Ring ermöglichen, die Ansätze 13 zu passieren. Jeder Ring wird dann um etwa 45° gedreht, so daß die nicht genuteten Teile des Ringes 12 unter die Ansätze 13 greifen und so die Platte 10 in ihrer Lage halten. Die Halteringe 12 werden jeweils in ihrer absperrenden Lage mittels einer Stellschraube 17 gehalten, die in ein Gewindeloch 18 der Platte 10 eingeschraubt wird. Falls irgendeine Lockerung zwischen den Ansätzen 13, den Ringen 12 und der Platte 10 besteht, kann diese durch die Nivellierschrauben 16 beseitigt werden.Each grid of the four standpipes has a device that connects the standpipes to one another attached that a relative axial movement is prevented. This facility consists of a square Plate 10 with four holes 11 that fit over the four standpipes, from a retaining ring 12 for each Standpipe 1 and four integrally molded lugs 13 on each standpipe, each in a radial Direction away from the periphery of the standpipe and extend evenly at intervals of 90 ° around these are arranged around. Each retaining ring 12 has four slots 14 in its inner wall, the size of which and the distance from one another are selected such that the rings 12 can be placed on the standpipes 1 and approaches 13 can happen. The plate 10 also has slots 15 in each of its holes 11, similarly the slots 14 of the rings 12. The plate 10 is arranged on top of the concrete wall 8 and has leveling screws 16 (Fig.2), partly to compensate for any local irregularities in the level of the wall 8 and partly for a purpose that will be described below. The slots 15 in the holes 11 of the Plate 10 let this pass the approaches 13 when inserted from above. A retaining ring 12 is then placed on each standpipe 1, the slots 14 allowing each ring to pass the lugs 13. Each ring is then rotated by approximately 45 ° so that the parts of the ring 12 that are not grooved under the lugs 13 grab and hold the plate 10 in place. The retaining rings 12 are each in their shut-off Position held by means of an adjusting screw 17 which is screwed into a threaded hole 18 in the plate 10. If any looseness between the lugs 13, the rings 12 and the plate 10 can cause this the leveling screws 16 are removed.

Sollte bei Arbeiten eine Schweißnaht 4 beschädigt werden, beispielsweise während des Betongießens oder -verdichtens, und sollte irgendeine hohe Scherbelastung, welche den Standrohren danach auferlegt würde, beispielsweise durch ein Erdbeben, diese Schweißnaht 4 zerreißen, so wird das Teilstück 2 des betreffenden Standrohres, das bei Bruch der Schweißnaht 4 vom Teilstück 5 des Standrohres losgelöst wäre, welches gegen Axialbewegung durch Verkeilen mittels der Scherflansche 6 oder Ringe mit dem Beton gehalten wird, selbst daran gehindert, aus dem Druckbehälter herausgedrückt oder herausgeschleudert zu werden, und zwar deshalb, weil es mit den drei anderen Standrohren in der Gruppe von vier mit Hilfe der soeben beschriebenen Platte 10, der Ringe 12 und der Ansätze 13 verbunden ist. Sollte eine weiter unten am Standrohr befindliche Schweißnaht versagen, so wird zusammen mit der Verkeilung durch die Scherflansche 6 oder Ringe ein doppelter Schutz erreicht.Should a weld 4 be damaged during work, for example during concrete pouring or -compressing, and should any high shear stress that would be placed on the standpipes thereafter, For example, by an earthquake, tear this weld 4, so the section 2 of the relevant Standpipe, which would be detached from the section 5 of the standpipe if the weld seam 4 breaks, which held against axial movement by wedging by means of the shear flanges 6 or rings with the concrete is prevented from being pushed or ejected out of the pressure vessel, that's because it's using the three other stanchions in the group of four with the help of the just described plate 10, the rings 12 and the lugs 13 is connected. Should one be below on If the weld seam located on the standpipe fails, then together with the wedging by the shear flanges 6 or rings achieve double protection.

Das erweiterte Teilstück 2 des Standrohres 1 bildet eine ringförmige Schulter 20, die im Falle eines Anhebens des Standrohres 1 nach einer kurzen Axialverschiebung an der Unterseite des Halteringes 12 anstößt und dadurch ein Herausschleudern eines abgebrochenen Standrohrteilstücks verhindert.The expanded portion 2 of the standpipe 1 forms an annular shoulder 20, which in the case of a Lifting the standpipe 1 after a brief axial displacement on the underside of the retaining ring 12 and thereby prevents a broken standpipe section from being thrown out.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Gas-cooled graphite-moderated nuclear reactor with a concrete pressure vessel and standpipes for the fuel feed passing through a wall of the pressure vessel, each standpipe is attached to at least one other standpipe so that an axial movement between they are counteracted, characterized by that each standpipe (1) has a section of reduced outer diameter there, where it emerges from the wall (8) such that an outer shoulder (20) is formed, that one with holes provided plate (10) is arranged on the outside of the wall (8), each plate (10) at least two holes (11), each of which receives a corresponding standpipe (1), as well as a retaining ring (12) with an inner diameter that corresponds to the reduced outer diameter of the standpipe (1) fits and engages under outwardly protruding lugs (13) on the standpipe (1), and that each retaining ring (12) is attached to the underlying plate (10).

2. Nuclear reactor according to claim 1, characterized in that each standpipe (1) to three adjacent standpipes is attached.