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Dokumentenidentifikation DE2914040C2 30.03.1989
Titel Befestigung einer wärmeisolierenden Vorrichtung an Flächen in einem Kernreaktor
Anmelder Commissariat à l'Energie Atomique, Paris, FR
Erfinder Lemercier, Guy, Le Puy Sainte Reparade, FR
Vertreter Beetz sen., R., Dipl.-Ing.; Beetz jun., R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Timpe, W., Dr.-Ing.; Siegfried, J., Dipl.-Ing.; Schmitt-Fumian, W., Prof. Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 06.04.1979
DE-Aktenzeichen 2914040
Offenlegungstag 18.10.1979
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.03.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.1989
IPC-Hauptklasse G21C 11/08

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Befestigung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft somit eine Verbesserung an wärmeisolierenden Vorrichtungen, die zum Schutz gewisser Innenflächen in einem Kernreaktor verwendet werden, insbesondere der Unterseite der den Reaktorbehälter eines schnellen Reaktors verschließenden Betonplatte, wobei der Reaktorbehälter im allgemeinen zylindrisch ist, eine senkrechte Achse sowie einen kugelförmigen Boden hat, mit seinem Oberteil unter der Betonplatte eingebaut ist und ein bestimmtes Volumen eines Flüssigmetalls, im allgemeinen Natrium, enthält, das durch eine kontinuierliche Zirkulation im Reaktorbehälter die Kühlung des unter das Niveau des Flüssigmetalls eingetauchten Reaktorkerns bewirkt.

Bei einer Anordnung dieser Art befindet sich das freie Niveau des Flüssigmetalls im Reaktorbehälter in einem gegebenen Abstand von der Unterseite der Betonplatte und bespült die Mantelfläche des Reaktorbehälters nur bis zur entsprechenden Höhe, wobei der unter der Betonplatte freigelassene Raum mit einem Inertgas, im allgemeinen Argon, gefüllt ist. Im Verlauf des Reaktorbetriebs befindet sich das unter der Betonplatte befindliche Gaskissen in Berührung mit aus dem Reaktorkern austretenden heißen Natrium und nimmt insbesondere Natriumdämpfe und -nebel auf, vor denen es die Mantelfläche des Reaktorbehälters und die Metallplatte schützen soll, die für gewöhnlich die Unterseite der Betonplatte verkleidet, um insbesondere den einfallenden Wärmestrom zu begrenzen und Wärmestöße am Reaktorbehälter und am die Betonplatte bildenden Beton zu vermeiden. Wenn die Dicke der gashaltigen Bedeckung einen gewissen Temperaturabfall aufweist, hat das Inertgas in Nähe der Betonplatte eine mit dem mechanischen Verhalten der Betonplatte unverträgliche Temperatur.

Zur Herstellung eines derartigen Schutzes gibt es bereits verschiedene wärmeisolierende Vorrichtungen, die zur Isolierung gegen Natriumnebel an Flächen angebracht werden können. Insbesondere in der gattungsbildenden DE-OS 24 30 174 ist die Bildung einer wärmeisolierenden Vorrichtung mittels einer Anordnung von Tafeln in Betracht gezogen, die jeweils durch einen Stapel von metallischen Geweben oder Gittern gebildet werden, wobei die Gesamtanordnung dieser Tafeln in eine halbdichte Umhüllung eingebaut ist, die zum Aufhalten der Natriumnebel bestimmt ist. Diese Tafeln liegen an den zu schützenden Flächen an und werden an diesen durch durchquerende Stehbolzen befestigt, die mit der Fläche verbunden sind und an ihrem gegenüberliegenden Ende mit Muttern zusammenarbeiten, die die Tafeln auf die entsprechende Fläche drücken, und zwar unter Zwischenschaltung eines dickeren Stützblechs, das an der gegenüberliegenden Seite der Tafeln anliegt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Befestigung einer wärmeisolierenden Vorrichtung der eingangs angegebenen Art, die eine bessere Betriebssicherheit bietet, insbesondere hinsichtlich des Halts der Tafeln an den zu schützenden Flächen im Falle eines Bruchs eines oder mehrerer Befestigungsstehbolzen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Durch diese Befestigung fällt im Fall eines Bruchs des rohrförmigen Elements die durch die Platte und ihr Stützblech gebildete Anordnung auf die Unterlegscheibe, die durch die am Kopf des axialen Stehbolzens befestigte erste Mutter festgelegt ist.

Zur Verbindung der zweiten Mutter mit der Schutzkappe weist diese an ihrer Mantelfläche Vorsprünge auf, die jeweils in eine Ausnehmung in der zweiten Mutter eingesetzt sind zur Herstellung des Halts der Schutzkappe durch diese Vorsprünge im Fall des Bruchs der Schweißnaht der Schutzkappe.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die sich insbesondere für an der Unterseite der Betonplatte anliegende Tafeln eignet, zeichnet sich dadurch aus, daß die zweite Mutter das Stützblech über eine Hülse auf die entsprechende Tafel drückt, daß die Hülse koaxial zum rohrförmigen Element ist und eine Schulter aufweist zum Halten wenigstens eines Prallblechs, das parallel zum Stützblech ist und zusammen mit diesem festgelegt ist, und daß die Schutzkappe mit dem Prallblech oder einem unteren Prallblech verbunden ist.

Dazu ist es aus der DE-OS 24 51 448 an sich bekannt, ein Prallblech vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines schnellen Reaktors mit einer wärmeisolierenden Vorrichtung, die im Bereich des Inertgaskissens an der oberen Mantelfläche des Reaktorbehälters und unter der Verschlußplatte anliegt;

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung.

Ein in Fig. 1 gezeigter schneller Reaktor weist in an sich bekannter Weise einen innerhalb eines Reaktorbehälters 2 angeordneten Reaktorkern 1 auf. Der Reaktorbehälter 2 ist mit einem zylindrischen Mantel 3 mit senkrechter Achse und einem im wesentlichen kugelförmigen Boden 4 versehen. Der Reaktorbehälter 2 ist mit seinem oberen offenen Ende 5 in einen dicken Deckel 6 aus Beton eingebaut, der den Reaktorbehälter schließt und eine seitliche Auflage 7 aufweist, die sich an einem Rand 8 in einem ebenfalls aus Beton bestehenden Schutzbehälter 9 abstützt, der den Reaktor umgibt und dessen äußere Umhüllung begrenzt.

Der Reaktorkern ist in ein geeignetes Volumen 10 eines der Kühlung dienenden Flüssigmetalls, für gewöhnlich Natrium, eingetaucht, dessen Niveau 11 innerhalb des Reaktorbehälters 2 sich in einem gegebenen Abstand von der Unterseite der Platte 6 befindet. Der somit freigelassene Raum 12 ist mit einem Inertgas, für gewöhnlich Argon, gefüllt. Der das Natrium 10 enthaltende Reaktorbehälter 2 ist außen durch einen hierzu koaxialen zweiten Behälter 13 verdoppelt, der als Sicherheitsbehälter dient. Die durch die Behälter 2 und 13 gebildete Anordnung ist in einem innerhalb des Schutzbehälters 9 vorgesehenen Hohlraum 14 eingebaut.

Die obere Platte 6 enthält in ebenfalls üblicher Weise ein aus sich drehenden Verschlußstücken bestehendes System 15, das einer schematisch dargestellten Eingriffseinrichtung 16 gestattet, in den Reaktorbehälter 2 einzudringen und sich bis in unmittelbare Nähe über dem Reaktorkern 1 zu erstrecken, um in diesem im Betrieb verschiedene Handhabungen und Kontrollen auszuführen. Beiderseits des Systems 15 sind in der Platte 6 weitere Öffnungen ausgebildet, die den Durchtritt von Bestandteilen, wie von Pumpen 17 und Tauschern 18 ermöglicht, die das aus dem Reaktorkern in den Bereich 20 austretende Natrium aufnehmen sollen. Dieser Bereich 20 wird durch einen in den Reaktorbehälter 2 eingebauten Innenbehälter 19 gebildet. Das Natrium durchquert zunächst die Tauscher 18, wo es seine Wärme abgibt, und wird gekühlt und im Bereich 21 wiedergewonnen von Pumpen 17 aufgenommen durch Leitungen 22 mit großem Querschnitt zurückgeschickt. Die Leitungen 22 befinden sich unter einem im Reaktorbehälter 2 angeordneten und den Reaktorkern 1 tragenden Träger 23.

Die Unterseite der Platte 6 und der unter seinem Einsetzbereich gelegene obere Teil des Mantels 3 sind durch wärmeisolierende Tafeln 24 bzw. 25 geschützt, deren Befestigung an den angegebenen Flächen, wie nachfolgend beschrieben, erfolgt.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die praktische Ausführungsform der wärmeisolierenden Tafeln 24 und 25, von denen die ersteren an einer die Unterseite der Platte 6 verkleidenden Metallplatte 26 anliegen, während die letzteren am zylindrischen Mantel 3 des Reaktorbehälters 2 anliegen. Die Oberseite der Metallplatte 26 ist mit Rohren 26&min; versehen, in denen ein Kühlfluid zirkuliert. Die Rohre 26&min; sind vorzugsweise mit einer Unterlage versehen, die unmittelbar an die Metallplatte 26 geschweißt oder daran befestigt ist. Die Tafeln sind vorzugsweise in bekannter Weise durch aneinanderliegende Elemente gebildet, von denen jedes aus übereinanderliegenden und durch Zwischenbleche 28 getrennte Metallgewebe oder -gitter 27 gebildet ist. Der auf diese Weise gebildete Stapel liegt an der zu schützenden Fläche an. Die Anordnung der aneinanderliegenden Tafeln ist an ihrem Umfang durch eine Umhüllung 30 umschlossen. Im Fall der Platte 6 liegen die Tafeln 24 an der Metallplatte 26 an, wobei die gegenüberliegende Seite der Tafeln 24 von einem Stützblech 31 bedeckt ist. Die Tafeln 25 liegen am Mantel 3 an, wobei das Stützblech 31 vorzugsweise durch ein seitliches Winkelstück 32 an der Basis der Tafeln verlängert ist, das die Halterung der Tafeln in senkrechter Stellung ermöglicht.

Die Befestigung der wärmeisolierenden Tafeln 24 und 25 erfolgt an den zu schützenden Flächen durch ein zusammengesetztes Halteorgan 33, dessen Einzelheiten im folgenden beschrieben werden.

Jedes Halteorgan besteht aus einem rohrförmigen Element 34 und einem axialen Stehbolzen 35 innerhalb des rohrförmigen Elements. Dieses Element ist mit einem Ende 34a an der zu schützenden Fläche befestigt und hat an seinem gegenüberliegenden Ende 34b einen Gewindeteil, auf den eine zweite Mutter 36 geschraubt ist. Diese Mutter liegt entweder an einer zum Element 34 koaxialen ringförmigen Hülse 37 oder unmittelbar am Stützblech 31 an, das im ersten Fall die Hülse berührt. Die Hülse 37 hat vorzugsweise eine Querschulter 38 für die parallel zum Stützblech 31 erfolgende Halterung eines Prallblechs 39, das den Wärmeschutz der Hülse verbessert. In beiden Fällen hält die Schraube 36 die an der Fläche festgelegte Tafel im normalen Betrieb. Zur Begrenzung des Eindringens von Natriumnebel in den Durchtritt der Tafel durch das rohrförmige Element 34 hindurch, ist diese vorzugsweise von einer Öse 29 umgeben.

Überdies gewährleistet das rohrförmige Element 34 im normalen Betrieb die Zusammendrückung der wärmeisolierenden Tafeln auf der Metallplatte 26 zur Verbesserung der Wärmeisolation. Diese maximale Zusammendrückung (an der Stelle der Halteorgane 33) liegt beispielsweise in der Größenordnung von 70 Millibar, während die mittlere Zusammendrückung in der Größenordnung von 35 Millibar liegt. Im Vergleich hierzu liegt der durch das Gewicht der Tafeln bedingte Druck lediglich in der Größenordnung von 1,2 Millibar.

Der axiale Stehbolzen 35 ist ebenfalls mit seinem Ende 35a an der zu schützenden Fläche befestigt und hat an seinem gegenüberliegenden Ende einen Kopf 35b für eine erste Mutter 40, die auf diesen Kopf geschraubt ist und eine Unterlegscheibe 41 trägt, die sich parallel zum Stützblech 31 erstreckt. Die erste Mutter 40 und die Unterlegscheibe 41 sind vorteilhaft von einer Schutzkappe 42 umgeben, die am Stützblech 31 oder am Prallblech 39 befestigt ist und überdies in ihrer inneren Mantelfläche drei querverlaufende Vorsprünge 43 aufweist, die in drei offene Ausnehmungen 44 in der zweiten Mutter 36 eingreifen. Der Boden der Schutzkappe 42 kann vorteilhaft mit übereinanderliegenden wärmeisolierenden Scheiben 42a gefüllt sein, die zur Begrenzung des Wärmeflusses am Kopf des Stehbolzens 35 dienen. Auf diese Weise wird die von dem der Befestigung dienenden Stehbolzen gebildete Wärmebrücke beseitigt oder wenigstens beträchtlich vermindert.

Im Betrieb erfolgt die Halterung der wärmeisolierenden Tafeln 24 und 25 an der zu schützenden entsprechenden Fläche durch die zweite Mutter 36 und das zugehörige rohrförmige Element 34, das das Stützblech entweder unmittelbar oder unter Zwischenschaltung der Hülse auf die Fläche drückt. Im Fall eines zufälligen Bruchs des rohrförmigen Elements 34 fällt dann die Anordnung nach unten, wobei diese Bewegung durch die Unterlegscheibe 41 und die auf den Kopf des axialen Stehbolzens geschraubte erste Mutter 40 angehalten wird. Das Ineinandergreifen der die Wärmeisolierung bildenden Elemente gewährleistet bereits einen gewissen Zusammenhalt der wärmeisolierenden Elemente selbst im Fall des Bruchs der Halteelemente. Dagegen verhindern die Vorsprünge 43 beim Bruch der Schweißnaht der Schutzkappe 42 deren Herabfallen.

Jede wärmeisolierende Tafel 24 hat beispielsweise eine Oberfläche in der Größenordnung von 1 m2, während die Stützbleche 31 eine Oberfläche in der Größenordnung von 1/4 m2 haben. Es sind somit je wärmeisolierende Tafel vier Befestigungssysteme vorhanden. Die wärmeisolierenden Schichten sind gegeneinander versetzt angeordnet. Jede Tafel besteht zum Beispiel aus acht Metallgeweben 27, von denen jedes im zusammengedrückten Zustand eine Dicke von etwa 8 mm hat. Als Beispiel wird ebenfalls ein optimaler Wärmeschutz erzielt durch Verwendung eines Prallblechs 39 mit 6 mm Dicke und eines Stützblechs 31 mit 6 mm Dicke, wobei zwischen den beiden Platten ein Zwischenraum von 20 mm Dicke freigelassen ist. Selbstverständlich können zur Erhöhung der Wärmeisolation mehrere Prallbleche übereinander angeordnet werden. Auf diese Weise wird eine Befestigungsvorrichtung der wärmeisolierenden Tafeln erzielt, die unter allen Umständen die Halterung der gehaltenen Elemente am Einbauort gewährleistet und deren Herabfallen in den Reaktorbehälter mit den sich daraus ergebenden größeren Unannehmlichkeiten vermeidet.


Anspruch[de]
  1. 1. Befestigung einer wärmeisolierenden Vorrichtung an Flächen in einem Kernreaktor,

    wobei die Vorrichtung aus einer Anordnung von Tafeln (24; 25) besteht, die jeweils aus einem Stapel von metallischen Geweben oder Gittern bestehen und in einer halbdichten Umhüllung angeordnet und an der zu schützenden Fläche befestigt sind, und

    wobei die Befestigung aufweist:

    einen Stehbolzen (35), der an seinem einen Ende (35a) an der Fläche befestigt und an seinem anderen Ende (35b) mit einem Gewindekopf versehen ist und mit einer ersten Mutter (40) zusammenwirkt, die eine Unterlegscheibe (41) trägt,

    ein Stützblech, das die Tafeln auf die Fläche drückt, und

    eine Schutzkappe (42), die das Ende (35b) des Gewindekopfs des Stehbolzens (35) umgibt und mit dem Stützblech (31) verbunden ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß jede Tafel (24; 25) mittels einer sukzessive doppeltwirkenden Befestigung gehalten ist, wobei ein eine Bohrung der Tafel (24; 25) durchquerendes rohrförmiges Element (34), das an seinem einen Ende (34a) an der Fläche befestigt und an seinem anderen Ende (34b) mit einem Gewinde versehen ist und mit einer zweiten Mutter (36) zusammenarbeitet, die unter Zwischenschaltung des Stützblechs (31) die Tafel (24; 25) auf die Fläche drückt, wobei der Stehbolzen in dem rohrförmigen Element angeordnet ist und über dessen Ende (34b) übersteht und die Unterlegscheibe (41) das Abfallen des rohrförmigen Elements (34) und der Tafel (24; 25) im Falle eines Bruchs des rohrförmigen Elements (34) verhindert, und

    daß die Schutzkappe (42) mit der zweiten Mutter (36) verbunden ist.
  2. 2. Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (42) in ihrer Mantelfläche Vorsprünge (43) aufweist, die jeweils in eine Ausnehmung (44) in der zweiten Mutter (36) eingesetzt sind.
  3. 3. Befestigung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

    daß die zweite Mutter (36) das Stützblech (31) über eine Hülse (37) auf die entsprechende Tafel (24) drückt,

    daß die Hülse (37) koaxial zum rohrförmigen Element (34) ist und eine Schulter (38) aufweist zum Halten wenigstens eines Prallblechs (39), das parallel zum Stützblech (31) ist und zusammen mit diesem festgelegt ist, und

    daß die Schutzkappe (42) mit dem Prallblech (39) oder einem unteren Prallblech (39) verbunden ist.






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