DE2525410A1

DE2525410A1 - Tragkonstruktion fuer die seitliche neutronenabschirmung eines kernreaktorkerns

Info

Publication number: DE2525410A1
Application number: DE19752525410
Authority: DE
Inventors: Bernard Gallet; Robert Venot
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1974-06-11
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1976-01-02
Also published as: BE829701A; DE2525410C2; GB1497910A; SE7506586L; JPS582399B2; US4038136A; SU576978A3; FR2274994B1; ES438395A1; FR2274994A1; SE413124B; NL7506814A; IT1036263B; JPS518496A

Description

Patentanwalt

Dr. Hans Uirich Mny

8München22 Thleredistr. 27 - Tel. 225051

CP 518/1390 München, den 6. Juni 1975

B 521*8.3 GD Dr.M./cs

Commissariat ä 1·Energie Atomique in Paris/Prankreich

Tragkonstruktion für die seitliche Neutronenabschirmung eines

Kernreaktorkerns.

Die Erfindung betrifft eine Tragkonstruktion für die seitliche Neutronenabschirmung des Kerns eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors.

Bekanntlich ist bei mit schnellen Neutronen arbeitenden und mit flüssigem Natrium gekühlten Kernreaktoren der Kern des Reaktors von einer Neutronenabschirmung umgeben. Die obere und untere Abschirmung werden von Elementen gebildet» welche direkt in den oberen und unteren Teil der Brennelementanordnungen eingeführt sind, welche den Reaktorkern bilden. Die seitliche Neutronenabschirmung des Reaktorkerns besteht aus Elementen, welche die gleiche Form wie die Brennelementanordnungen haben und den Reaktorkern umgeben.

Die hierbei zu lösenden Probleme werden mit Bezug auf die beigefügte Fig. 1 erläutert, welche schematisch den unteren Teil des Behälters eines mit schnellen Neutronen arbeitenden und mit flüssigem Natrium gekühlten Kernreaktors zeigt.

Der untere Teil 2 des Metallbehälters enthält die gesamte Reaktoranordnung, d.h. im wesentlichen den Kern 4, das primäre Natrium und

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die Primärpurapen 5 und Frimärwärmeaustauscher 3.

Der tern 4 ruht auf einem Gitterrost 6, in den die FU.ße der den Kern 4 bildenden Brennelemente eingesetzt sind. Der Gitterrost 6 läßt außerdem kaltes primäres Natrium in die Brennelementanordnungen hindurchtreten, das in den Gitterrost 6 durch Leitungen 8, die mit dem Ausgang der Frimärpump-en 5 verbunden sind, eingepumpt wird.

Der Gitterrost ruht auf einem Unterbau 10, der mit der Wand 2 des Behälters durch einen kegelstumpfförmigen Reifen 12 fest verbunden ist. Die seitliche Neutronenabschirmung ist allgemein mit 14 bezeichnet und umgibt den Kern 4 des Reaktors. Die Elemente der Neutronenabschinnung sind beispielsweise hohle Rundstäbe aus rostfreiem Stahl, deren oberer Teil in einer Höhe mit dem oberen Teil der den Reaktorkern 4 bildenden Brennelemente liegt. Die seitlichen Neutronenschut zelemente sind mit ihren Fttüben in eine Tragkonstruktion 16 eingesetzt, die den Reaktorkern umgibt und allgemein "Hilfsrost" (faux sommier) genannt wird. Dieser Hilfsrost 16 weist die Form eines den Reaktor umgebenden Kranzes auf. Der Hilfsrost 16 ruht auf dem Rand des Gitterrostes 6, erstreckt sich über die Höhe des Gitterrostes 6 und umgibt so wie ein Reifen die Basis des Reak~ torkeras 4.

Der Hilfsrost 16 dient also dazu, die Neutronenschutzelemente 14 starr zu halten und deren Kühlung durch das flüssige Natrium zu ermöglichen. Außerdem soll der Hilfsrost den Reaktorkern wie ein Paßreifen zusammenhalten.

Eine bekannte Ausbildung des Hilfsrostes besteht aus 6 untereinander nicht verbundenen Sektoren, die jedoch mit dem Gitterrost durch ein System von Keilen verbunden sind. Jeder dieser Sektoren ist von einer unteren und einer oberen Platte gebildet, die vom unteren

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Teil des Netzes von Neutronenschutzanordnungen durchstoßen und . durch im Bereich dieser Durchstöße angeordnete hohle Abstandshalter voneinander getrennt sind. Die Bohrungen dieser Abstandshalter die-, nen als Sitze für die Füße dieser Neutronenechutzanordnungen. Die oberen und unteren Platten sind durch Zugstangen verbunden, welche sie energisch gegen die Abstandshalter andrücken. Die Versorgung der seitlichen Neutronenschutzanordnungen mit kühlendem Natrium erfolgt durch seitliche öffnungen der Abstandshalter. Diese öffnungen müssen daher eine genaue Lage einnehmen, sowohl was ihre Winkelstellung als auch ihre Höhe betrifft. Daher muß man nach der Herstellung der Abstandshalter mit den erforderlichen Toleranzen sie beim Montieren auf dem Hilfsrost ausrichten. Das ist verhältnismäßig schwierig und erfordert Positionierungszapfen, die von der Oberseite der unteren Platte getragen sind. Außerdem hält ein solcher Hilfsrost, da seine Sektoren unabhängig voneinander sind, die Brennelementanordnungen des Reaktorkerns nicht wie ein Reifen wirksam zusammen*

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Tragkonstruktion für die seitliche Neutronenabschirmung des Kerns eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors zu schaffen, welche die erwähnten Nachteile behebt und besonders den Reaktorkern wirksam zusammenhält, dabei einfach herzustellen ist und eine größere Steifheit der Gesamtheit von Kern und seinen Neutronenabschirmungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Tragkonstruktion für die seitliche Neutronenabschirmung des Kerns eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie die Form eines waagrechten hexagonalen Kran-

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zes hat, dessen innenurariß genau mit dem Außenumriß des Reaktorlcerns zusammenfällt; und die mit ihrer Unterseite auf dem Umfangsbereich der Stützkonstruktion des Kerns aufliegt und aus mehreren Schichten von Metallplatten besteht, die untereinander durch Spannelemente zusammengehalten sind, vobei die Metallplatten einer Schicht gegenüber den Platten der benachbarten Schichten um. einen Winkel versetzt sind und vobei der Kranz völlig von senkrechten Öffnungen durchbohrt ist, in denen die Füße von die seitliche Neutronenabschirraung bildenden Elementen befestigt sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsforra sind die Schichten der Metallplatten dicht aneinanderstoßend.

Gemäß einer zveiten Ausführungsform sind zwei aufeinanderfolgende Schichten von Metallplatten durch dünne Unterlegscheiben getrennt.

Vorzugsweise sind die Spannelemente der Schichten Zugstangen.

Die Erfindung wird veiter erläutert durch die folgende Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Figuren. Hierin zeigen:

- Fig. 1, die bereits beschrieben wurde, einen Aufriß des unteren

Teils eines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors ;

- Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt und Aufriß einer ersten Ausführungsform des Hilfsrostes;

- Fig. 3 einen schnitt in der gleichen Ebene einer abgewandelten

Ausführungsform des Hilfsrostes und

- Fig. 4 eine Draufsicht der Hälfte des Hilfsrostes.

Fig. 2 zeigt als Ansicht, im Aufriß und Schnitt eine erste Variante der erfihdungsgeinäßen Tragkonstruktion. Hierbei besteht der Hilfs-

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rost 16 aus einem Stapel von metallischen Schichten 18. Im besonderen Fall der Figur wird die gewünschte Dicke durch einen Stapel von sieben Schichten erhalten.

Die schichten sind untereinander durch Zugstangen 20 zusammengehalten. Die Füße von den seitlichen Neutronenschutz 14 bildenden Elementen 22 sind in im Hilfsrost ausgebildete öffnungen 24 eingesetzt, die selbstverständlich einen gleichen Gitterabstand wie die die Abschirmung bildenden Elemente haben.

Zwei Arten -von Füßen der seitlichen Abschirmungselemente sind hier zu betrachten und mit 22a und 22b bezeichnet. Zm Fall des Elements 22a besitzt der Fuß keine Schulter. Die öffnung 24, in die der Fuß des Elements 22a eingeführt ist, besteht aus übereinanderliegenden Bohrungen 26, die in jeder Schicht 18 ausgebildet sind. Die untere Schicht 18* ist mit einer Bohrung 26· von geringerem Durchmesser versehen, welche den Durchtritt des Abschirmungselements blockiert, jedoch das zum Kühlen dienende Natrium hindurchtreten läßt.

Im Fall der Variante des seitlichen Abschirmungselements 22b besitzt dieses eine Schulter 28. Es ist daher nicht erforderlich, daß die untere Schicht 18¹ eine Bohrung von geringerem Durchmesser aufweist. Ferner sind in der Höhe der Schulter 28 des Elements 22b und in der Höhe der unteren Schicht 18» stark beanspruchte Bereiche mit Stel-Iit-Auftragsschweißungen ausgebildet.

Fig. 3 zeigt gemäß der gleichen Schnittebene eine Abwandlung der Ausbildung des Hilfsrostes. In dieser Abwandlung ist der Hilfsrost wiederum aus einer Mehrzahl übereinandergelegter Schichten 30a ausgebildet. Diese sind jedoch nicht wie im Fall der Fig. 2 dicht aneinanderstoßend, sondern mit Hilfe von Unterlegscheiben 32 etwas voneinander getrennt, welche die Zugstangen 34 umgeben und zwischen

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zwei aufeinanderfolgenden Schichten eingelegt sind· Diese Variante zeigt den Vorteil, daß die Platten 30 nicht über ihre ganze Fläche plan bearbeitet sein müssen, sondern es genügt, daß sie nur im Bereich der Unterlegscheiben 32 bearbeitet sind. Außerdem werden die seitlichen Abschirmungselemente nicht nur durch den Fuß sondern auch durch die zwei aufeinanderfolgende Platten trennenden Zwischenräume 38 mit Natrium versorgt. Im übrigen ist die Tragkonstruktion mit genau den gleichen Elementen ausgebildet. Der Fuß des Abschirmungselements ist in eine Bohrung 24 eingeführt, die durch die ganze Anordnung des Hilfsrostes führt. Diese Bohrung wird von den in jeder. Platte 30- ausgebildeten Bohrungen 42 gebildet. Wiederum sind die beiden bereits bei Fig. 2 dargestellten und erläuterten Ausführungsformen gezeigt, die den beiden Möglichkeiten der Form des Fußes der seitlichen Abschirmungselemente, nämlich 22a und 22b entsprechen.

Bei der ersten Variante 22a weist der Fuß keine Schulter auf, und die untere Schicht 30^! ist mit einer Bohrung 42» von geringerem Durchmesser versehen. Der Fuß stützt sich also auf dem nach innen vorstehenden Bereich der Platte 30· ab, während er im Fall der Variante des Elements 22b eine Schulter 44 aufweist und keine untere Platte wie 30· vorhanden ist. Im übrigen sind die gleichen mit Stellit versehenen Oberflächen vorhanden wie bei der in Fig. 2 gezeigten Variante.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß im Bereich der zwei aufeinanderfolgende" Schichten 30 trennenden Zwischenräume der Fuß des seitlichen Abschirmungselements mit einer Bohrung 46 versehen ist, durch die Kühlnatrium hindurchtreten kann. Bs sind also zwei Eintrittsmöglichkeiten für das Natrium vorhanden, nämlich durch die Bohrung 42· der unteren Platte 30« (bzw. unmittelbar durch die Axialbohrung

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des Elements 22b) und durch die Bohrungen 46 des Fußes des seitlichen Abschirmungselements.

Pig. 4 zeigt in Draufsicht die Hälfte des Hilfsrostes, der bezüglich der die Ansicht begrenzenden Achse symmetrisch ist.

Der Hilfsrost hat die Form eines-Kranzes, und die seinen inneren Umriß begrenzende Linie hat genau die Form des äußeren Umrisses des Reaktorkerns. Da der Hilfsrost etwas höher als der Gitterrost angeordnet ist, hält er wie ein Reifen den unteren Teil des Reaktorkerns zusammen.

Der Hilfsrost besteht, wie bereits mit Bezug auf die vorangehenden Figuren beschrieben, aus mehreren metallischen Schichten 18. In dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel besteht jede Schicht aus sechs aneinanderliegenden Platten 18. Wenn man den Fall der Fig. 2 annimmt, sind sieben dicht aneinanderstoßende Schichten von Platten vorhanden. Um die Platten ein und derselben Schicht fest miteinander zu verbinden, sind die Platten einer gegebenen Schicht bezüglich der Platten der darunterliegenden Schicht um einen Winkel versetzt. So bedeckt die Platte 1Sa₁ der oberen Schicht je die Hälfte der Platten 18b.. und I8b₂ der zweiten Schicht'. Die Platten der verschiedenen Schichten sind untereinander durch die Zugstangen verbunden, und die Winkelversetzung der Platten zweier aufeinanderfolgender Schichten sorgt dafür, daß die ein und dieselbe Schicht bildenden Platten gegenseitig fest gehalten sind, ohne daß eine mechanische Verbindung zwischen den Kanten zweier benachbarter Platten derselben Schicht erforderlich wäre. Ferner sind schematisch durch Schnittpunkte die Durchlaßbohrungen 26 für die Füße der seitlichen Abschirmungselemente sowie (als gestrichelte Kreise) die Auflagepunkte 48 des Hilfsrostes auf dem Gitterrost angegeben.

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Diese Ausbildung des Hilfsrostes veist zahlreiche Vorteile gegenüber den bekannten Hilfsrosten auf. Besonders erfordern sie keine komplizierte Bearbeitung. Die genaue Anordnung von Bohrung und Schichten ist durch eine einfache Bohrung zum Einführen der Füße der seitlichen Abschirmungselemente ersetzt« Zwischen der oberen und unteren Platte sind keine Abstandshalter mehr vorhanden, wodurch das Problem der Winkelstellung der Füße der Abschirmungselemente wegfällt. Man erhält ein besseres reifenartiges Zusammenhalten des Kerns» da die Sektoren untereinander durch die Abdeckung einer Schicht von Platten durch die nächste verbunden sind, und schließlich ist die Steifheit der Gesamtanordnung verbessert.

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Claims

Patentansprüche

(Tp Tragkonstruktion für die seitliche Neutronenabschirmung des Kerns aines mit schnellen Neutronen arbeitenden Kernreaktors, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruktion die Form eines waagrechten hexagonalen Kranses (16) hat, dessen Innenumriß genau mit dem Außenumriß des Kerns (4) des Reaktors zusammenfällt^ und der Kranz mit seiner Unterseite auf dem Umfangsbereich des den Reaktorkern tragenden Gitterrostes (6) aufliegt und der Kranz aus mehreren Schichten (18,30) aus Metallplatten (18a) besteht, wobei die Schichten untereinander durch Einspannelemente (20,34) zusammengehalten und die Metallplatten (18a) einer Schicht gegenüber den Metallplatten (18b) benachbarter Schichten um einen Winkel versetzt sind und wobei der Kranz durchgehende senkrechte Bohrungen (24,40) aufweist, in denen die Püße (22a,22b) der die seitliche Neutronenabschirmung (14) bildenden Elemente festgehalten sind,
2. Tragkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (18) aus Metallplatten dicht aneinanderstoßen.
3. Tragkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aufeinanderfolgende Schichten (30) von Metallplatten durch Unterlegscheiben (32) geringer Dicke voneinander getrennt sind.
4. Tragkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Einspannen der Schichten (18,30) dienenden Elemente Zugstangen (20,34) sind.
5. Tragkonstruktion nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schichten (30) trennenden Unterlegscheiben

(32) im Bereich der Zugstangen (34) angeordnet und von diesen durchsetzt sind.

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L e e r s e i t e