DE1083945B - Nuclear reactor screen - Google Patents
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schirm zwischen einem Kernreaktor und einer Wärmeaustauschergruppe, die in einem gemeinsamen Druckkessel enthalten sind.The invention relates to a screen between a nuclear reactor and a heat exchanger group, which are contained in a common pressure vessel.
Bei einer Kernreaktor-Dampferzeugungsanlage, bei welcher der Reaktor und Wärmeaustauscher für die Dampferzeugung zusammen in einem gemeinsamen Druckkessel vorhanden oder eingebaut sind, muß ein Schirm zwischen dem Reaktor und den Wärmeaustauschern angebracht werden, welcher zwei Hauptfunktionen hat, nämlichIn the case of a nuclear reactor steam generation plant, in which the reactor and heat exchanger for the steam generation is present or installed together in a common pressure vessel, a screen must be placed between the reactor and the heat exchangers, which two Has main functions, namely
a) die Aktivierung der Wärmeaustauscher durch Neutronen aus dem Reaktor zu verhindern unda) to prevent the activation of the heat exchangers by neutrons from the reactor and
b) als ein Gamma- und Neutronenschirm im Betriebszustand des Reaktors zu wirken, so daß Personen im Wirkungsbereich bzw. in der Nachbarschaft des Reaktors arbeiten können, und außerdem als ein Gammaschirm bei abgeschaltetem Reaktor, so daß die Wärmeaustauscher für das Bedienungspersonal zugänglich sind.b) To act as a gamma and neutron screen when the reactor is in operation, so that people can work in the area of action or in the vicinity of the reactor, and also as a gamma screen when the reactor is switched off, so that the heat exchangers for the operating personnel are accessible.
Während der Schirm einerseits seine Abschirmwirkung haben muß, muß er andererseits das Durchströmen des Kühlmittels ohne wesentlichen Druckabfall vom Reaktor nach den Wärmeaustauschern zulassen. Die Anordnung eines Satzes oder einer Gruppe von geraden Kanälen durch den Schirm würde die Abschirmung unwirksam machen, und zwar infolge der Neutronen, welche sich entlang diesen Kanälen bewegen. Bei einer Serie oder Reihe von gebogenen oder abgebogenen Kanälen wird zwar der Neutronenfluß blockiert bzw. hintangehalten, der Schirm aber sehr dick, wenn noch ein ausreichender Schutz gewährleistet werden soll, wodurch die Kanäle lang werden, und einen erheblichen Druckabfall zur Folge haben.While the screen must have its shielding effect on the one hand, it must flow through on the other hand of the coolant without any significant pressure drop from the reactor after the heat exchangers. Placing a set or group of even channels through the screen would do the trick Make shielding ineffective due to the neutrons moving along these channels move. In the case of a series or series of bent or bent channels, the neutron flux blocked or held back, but the umbrella is very thick if sufficient protection is still guaranteed should be, making the channels long, and a significant pressure drop result to have.
Diese Nachteile werden bei dem Schirm der eingangs genannten Art dadurch vermieden, daß er erfindungsgemäß ein massives Mittelstück aufweist, welches mindestens genügend groß ist, um denjenigen Teil des Moderatoraufbaus des Reaktors zu schirmen, der die Brennstoffelemente enthält, und von einem äußeren Abschirmungsring so umgeben ist, daß teilringförmige Strömungswege zwischen dem Innenstück und dem Außenring der Abschirmung entstehen, und daß die teilringförmigen Strömungswege durch einen weiteren Abschirmungsring an der Wärmeaustauscherseite des Schirmes eine Umleitung erfahren.These disadvantages are avoided in the screen of the type mentioned in that it is according to the invention has a solid center piece which is at least large enough to accommodate the To shield part of the moderator structure of the reactor containing the fuel elements and from one outer shield ring is surrounded so that partially annular flow paths between the inner piece and the outer ring of the shield arise, and that the partially annular flow paths through a further shielding ring on the heat exchanger side of the screen will experience a diversion.
Eine praktische Ausführungsart der Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnungen erläutert werden, und zwar zeigtA practical embodiment of the invention will now be based on the example reproducing it Drawings are explained, namely shows
Fig. 1 einen Längs-Teilschnitt, währendFig. 1 is a longitudinal partial section, while
Fig. 2 einen Teilquerschnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 wiedergibt.Fig. 2 is a partial cross section along the line II-II of Fig. 1 reproduces.
Aus der Zeichnung ist ein doppelwandiger Druck-From the drawing is a double-walled print
Anmelder:Applicant:
United KingdomUnited Kingdom
Atomic Energy Authority,Atomic Energy Authority,
LondonLondon
Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14Representative: Dipl.-Ing. E. Schubert, patent attorney,
Siegen, Oranienstr. 14th
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 5. Juli 1957Claimed priority:
Great Britain 5 July 1957
Herbert Chilvers Knights und Alfred Johnston,Herbert Chilvers Knights and Alfred Johnston,
Culcheth, Warrington (Großbritannien),Culcheth, Warrington (UK),
sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors
kessel 1 ersichtlich, der einen gasgekühlten Reaktoraufbau 2 und eine Wärmeaustauschergruppe 3 enthält. Die Wärmeaustauschergruppe, die aus Vorwärme-, Dampf- und Heiß damp fzonen besteht, wird von dem Reaktoraufbau 2 durch eine Abschirmung 4 abgeschirmt, welche ein zylindrisches Innenstück 5 aufweist, das von einem äußeren Abschirmungsring 6 umgeben ist, der mit dem Innenstück 5 teilringförmige Kühlmittelströmungswege 7 durch den Abschirmungsaufbau 4 hindurch ergibt. Die Strömungswege 7 hängen an der Wärmeaustauscherseite des Abschirmungsaufbaus 4 durch einen weiteren Abschirmungsring 8 über, während der Abschirmungsring 6 an der Reaktorseite eine Ausweitung 9 hat, die so geformt ist, daß sie einen glatten Eintritt des Kühlmittels in die Strömungswege 7 gewährt und einer Strahlungsstreuung durch bzw. über die Strömungswege 7 in Verbindung mit dem Abschirmungsring 8 vorbeugt.boiler 1 can be seen, which contains a gas-cooled reactor structure 2 and a heat exchanger group 3. The heat exchanger group, which consists of preheating, steam and hot steam zones, is shielded from the reactor structure 2 by a shield 4, which has a cylindrical inner piece 5, which is surrounded by an outer shield ring 6, which with the inner piece 5 partially annular coolant flow paths 7 through the shielding structure 4 results. The flow paths 7 overhang on the heat exchanger side of the shielding structure 4 through a further shielding ring 8, while the shielding ring 6 on the reactor side has a widening 9 which is shaped so that it allows a smooth entry of the coolant into the flow paths 7 and a radiation scattering through or via the flow paths 7 in connection with the shielding ring 8.
Im einzelnen weist der doppelwandige Druckkessel 1 eine innere und eine äußere konzentrische Wand 10 und 11 auf, die durch einen ringförmigen Zwischenraum 12 voneinander getrennt sind. Die Innenwand 10 ist aus einer Anzahl zylindrischer Teile 13 zusammengesetzt, die mit ihren Enden jeweils zwischen die Ringe 14 geschweißt sind, welche als Distanzstücke zwischen der Innen- und Außenwand 10 und 11 wirken. Die Ringe 14 erstrecken sich durch den ringförmigen Zwischenraum 12, sind mit ihren Kanten an die Außenwand 11 angeschweißt und mit Löchern versehen, um ein Durchströmen des Kühlmittels durchIn detail, the double-walled pressure vessel 1 has an inner and an outer concentric wall 10 and 11, which are separated from one another by an annular gap 12. The inner wall 10 is composed of a number of cylindrical parts 13, each with their ends between the Rings 14 are welded, which act as spacers between the inner and outer walls 10 and 11. The rings 14 extend through the annular space 12, are at their edges the outer wall 11 is welded and provided with holes to allow the coolant to flow through
009 547/335009 547/335
den ringförmigen Zwischenraum 12 zu ermöglichen. Umkreisförmige Verstärkungsstreben 15 und Längskeile bzw. -schienen 16 sind an die Außenschale 11 angeschweißt. Eine Hauptanstützung 18 hat daran angeschweißte genutete Abstützungsbauteile 17, welche den Druckkessel 1 durch die Längskeile 16 halten. Die Längskeile 16 stehen mit den Nuten 19 der Abstützungsbauteile 17 in Wirkverbindung.to enable the annular gap 12. Circumferential reinforcement struts 15 and longitudinal wedges or rails 16 are welded to the outer shell 11. A main support 18 has welded to it grooved support components 17 which hold the pressure vessel 1 by means of the longitudinal wedges 16. the Longitudinal wedges 16 are in operative connection with the grooves 19 of the support components 17.
Die Nuten 19 sind mit Einsatz-Blechbeilagen 21, die durch Bolzen oder Schraubenbolzen 20 gehalten werden, ausgelegt bzw. eingepaßt. Längsbewegungen des Druckkessels 1 sind durch Gleiten der Keile 16 in den Abstützungsbaüteilen 17 möglich, während eine radiale Wärmeausdehnung des Druckkessels 1 durch den Spielraum 48 zwischen den Keilen 16 und den Abstützungsbaüteilen 17 gewährleistet wird.The grooves 19 are provided with insert sheet metal shims 21 which are held in place by bolts or screw bolts 20 are laid out or fitted. Longitudinal movements of the pressure vessel 1 are made possible by sliding the wedges 16 in FIG the Abstützungsbaüteile 17 possible, while a radial thermal expansion of the pressure vessel 1 by the clearance 48 between the wedges 16 and the support members 17 is guaranteed.
Der Abschirmungsaufbau 4 ist innerhalb eines zylindrischen Flußstahlgehäuses 22 eingebaut, welches konzentrisch innerhalb des Druckkessels 1 gelagert und von dessen Wand 10 im Abstand gehalten ist, um einen ringförmigen Zwischenraum 23 zu ergeben. Zwischen Flußstahlendplatten 24, welche innerhalb des Gehäuses 22 angeschweißt sind, Hegen abwechselnde Schichten aus Graphit- und Borstahl 25 und 26, derart, daß die Graphitschichten 25 in der Richtung vom Reaktor zum Wärmeaustauscher des Abschirmungsaufbaus in ihrer Dicke abnehmen und die Stahlschichten 26 in dieser Richtung in ihrer Dicke zunehmen. The shield structure 4 is installed within a cylindrical mild steel housing 22, which stored concentrically within the pressure vessel 1 and held from the wall 10 at a distance to to give an annular gap 23. Between mild steel end plates 24, which within the Housing 22 are welded, Hegen alternating layers of graphite and boron steel 25 and 26, such, that the graphite layers 25 in the direction from the reactor to the heat exchanger of the shielding structure decrease in thickness and the steel layers 26 increase in thickness in this direction.
Im Innenstück 5 des Abschirmungsaufbaus 4 setzen sich die Graphitschichten 25 aus quadratischen Graphitblöcken 27 zusammen, während im ringförmigen Abschirmungsring 6 die Graphitschichten 25 aus Graphitblöcken 28 zusammengesetzt sind, die einen teilringförmigen Querschnitt haben (s. Fig. 2, aus welcher die Graphitschicht 25 in einem Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 ersichtlich ist). Die Stahlschichten 26, welche durchgehend geschweißt und plattenförmig sind, erstrecken sich durch bzw. über den gesamten Bereich des Gehäuses 22 und sind durchbohrt, um den stetigen Verlauf der Kühlmittel-Strömungswege 7 aufrechtzuerhalten, welche in den Graphitschichten 25 zwischen den Graphitblöcken 27 und 28 verlaufen. Die acht Kühlmittel-Strömungswege 7 haben Flußstahlauskleidungen 29, die sich zwischen den Endplatten 24 erstrecken und mit ihren Enden daran geschweißt sind. Jede Graphitschicht 25 ist zwischen zwei anliegenden Stahlschichten 26 durch Bolzen 30 befestigt; eine Ausnahme bildet die letzte Graphitschicht 25 an der Wärmeaustauscherseite, welche durch Bolzen 31 zwischen der Stahlschicht 26 und der Endplatte 24 befestigt ist.In the inner piece 5 of the shielding structure 4, the graphite layers 25 are composed of square graphite blocks 27 together, while in the annular shielding ring 6 the graphite layers 25 made of graphite blocks 28 are composed, which have a partially annular cross-section (see. Fig. 2, from which the graphite layer 25 can be seen in a cross section along the line II-II in FIG. 1). the Steel layers 26, which are continuously welded and plate-shaped, extend through or over the entire area of the housing 22 and are pierced to the steady course of the coolant flow paths 7, which in the graphite layers 25 between the graphite blocks 27 and 28 run. The eight coolant flow paths 7 have mild steel linings 29 which extend between the end plates 24 and have their ends welded thereto. Each graphite layer 25 is fastened between two adjacent steel layers 26 by bolts 30; the last is an exception Graphite layer 25 on the heat exchanger side, which is secured by bolts 31 between the steel layer 26 and the end plate 24 is attached.
Der Abschirmungsring 8 weist einen Formring aus Stahl 32 und einen zusammengesetzten Graphitring 33 auf, der sich aus einem Außenring teilringförmiger Graphitblöcke 34 und einem Innenring kleinerer Graphitblöcke 35, ebenfalls von teilringförmigem Querschnitt, zusammengesetzt. Der Graphitring 33 ist in einem zusammengesetzten Stahlgehäuse 36 enthalten, welches zwei Flußstahlstirnplatten 37 aufweist, außerdem Formringe aus Flußstahl 38, die mit ihren Kanten an die Stirnplatten 37 geschweißt sind, und einen Auskleidungsring 39 aus Flußstahl, welcher nahtartig an die Ringe 38 ausgeschweißt bzw. nahtgeschweißt ist.The shielding ring 8 has a shaped ring made of steel 32 and a composite graphite ring 33 on, which consists of an outer ring of partially annular graphite blocks 34 and an inner ring of smaller graphite blocks 35, also of a partially annular cross-section, composed. The graphite ring 33 is in a composite steel housing 36, which has two mild steel face plates 37, also Mold rings made of mild steel 38, which are welded with their edges to the end plates 37, and one Lining ring 39 made of mild steel, which is welded or seam-welded to the rings 38 in a seam-like manner is.
Die Ausweitung 9 des Abschirmungsringes 6 weist einen mit Stahl ausgekleideten Ring von Graphitplatten 40 und einen durchgehend geschweißten Stahlring 41 auf. Die Ausweitung^ und der Abschirmungsring 8 werden innerhalb des Gehäuses 22 durch Anker schrauben 42, welche in Längsrichtung durch den Abschirmungsaufbau 4 verlaufen, in ihrer Lage gehalten. Die Ankerschrauben 42 dienen außerdem dazu, ein kreisförmiges Sieb oder Gitter 43 zu halten, das die Grenz- bzw. Endlage des Reaktoraufbaus 2 festlegt.The extension 9 of the shielding ring 6 has a steel-lined ring of graphite plates 40 and a continuously welded steel ring 41. The expansion ^ and the shielding ring 8 are within the housing 22 by anchors screws 42 running longitudinally through the shield structure 4 run, held in their position. The anchor bolts 42 also serve to a To hold circular sieve or grid 43, which defines the limit or end position of the reactor structure 2.
Der Abschirmungsaufbau 4 wird innerhalb des Druckkessels 1 durch Radialkeile 45 gehalten, die wiederum zwischen der Innen- und Außenwand 10 und 11 des Druckkessels 1 gehalten werden und mit Längskeilen 46 des Abschirmungsauf baus 4 in Wirkverbindung stehen. Eine Längsbewegung des Abschirmungsaufbaus 4 innerhalb des Druckkessels 1 wird durch Halterungen bzw. Feststellvorrichtungen 49, die mit der Innenwand 10 des Druckkessels 1 verbolzt sind, verhindert.The shielding structure 4 is held within the pressure vessel 1 by radial wedges 45, which in turn are held between the inner and outer walls 10 and 11 of the pressure vessel 1 and with longitudinal wedges 46 of the shielding structure 4 are in operative connection. A longitudinal movement of the shield structure 4 within the pressure vessel 1 is supported by brackets or locking devices 49, which with the inner wall 10 of the pressure vessel 1 are bolted, prevented.
Im Betriebszustand strömt das gasförmige Kühlmittel, welches bei seinem Durchströmen durch den Reaktorauf bau 2 erhitzt wurde, durch den Abschirmungsaufbau 4 durch Strömungswege 7 (wie in Fig. 1 durch die Pfeile 44 wiedergegeben wird) zu derIn the operating state, the gaseous coolant flows, which was heated as it flowed through the reactor construction 2, through the shielding structure 4 through flow paths 7 (as in Fig. 1 is reproduced by the arrows 44) to the
; Wärmeaustauschergruppe 3. Nach Abgabe der Wärme
strömt das Kühlmittel vom Wärmeaustauscher 3 zurück zum Reaktorauf bau 2 durch den ringförmigen
Zwischenraum 12 zwischen der Innen- und Außenwand 10 und 11 des Druckkessels 1 und durch den
ringförmigen Zwischenraum 23 zwischen dem Druckkessel 1 und der Abschirmungsvorrichtung 4 (wie in
Fig. 1 durch die Pfeile 47 wiedergegeben wird).
Der Abschirmungsaufbau 4 verhindert die Aktivierung der Wärmeaustauschergruppe 3 durch Neutronen
aus dem Reaktoraufbau 2 und wirkt im Betriebszustand des Reaktors als ein Gamma- und Neutronenschirm,
während er ein Strömen des Kühlmittels zwischen dem Reaktoraufbau 2 und der Wärmeaustauschergruppe
3 gestattet, ohne einen wesentlichen Druckabfall zur Folge zu haben. Der Abschirmungsaufbau 4 wirkt außerdem als ein Gammaschirm bei
abgeschaltetem Reaktor, so daß die Wärmeaustauschergruppe 3 für das Bedienungspersonal zugäng-Hch
ist. ; Heat exchanger group 3. After the heat has been released, the coolant flows from the heat exchanger 3 back to the reactor structure 2 through the annular space 12 between the inner and outer walls 10 and 11 of the pressure vessel 1 and through the annular space 23 between the pressure vessel 1 and the shielding device 4 ( as shown in Fig. 1 by the arrows 47).
The shield structure 4 prevents the activation of the heat exchanger assembly 3 by neutrons from the reactor assembly 2 and acts as a gamma and neutron shield when the reactor is in operation, while allowing the coolant to flow between the reactor assembly 2 and the heat exchanger assembly 3 without causing a substantial pressure drop to have. The shield structure 4 also acts as a gamma shield when the reactor is switched off, so that the heat exchanger group 3 is accessible to the operating personnel.
Graphit wird auf Grund seiner besseren Widerstandsfähigkeit gegen Hitze dem Beton vorgezogen. Die Stahlschichten 26 im Abschirmungsaufbau 4 absorbieren die Gammastrahlung, während der Graphit die Neutronen absorbiert. Die stärkeren Stahlschichten in Richtung zur Wärmeaustauscherseite des Abschirmungsaufbaus 4 absorbieren die Gammastrahlung, weiche durch schnelle Neutronen in den schwächeren Stahlschichten 26 entsteht,Graphite is used because of its better resistance preferred to concrete against heat. The steel layers 26 in the shielding structure 4 absorb the gamma radiation, while the graphite which absorbs neutrons. The thicker steel layers towards the heat exchanger side of the Shielding structure 4 absorb the gamma radiation, soft by fast neutrons in the weaker steel layers 26 arise,
Die Graphitschichten 25 sind zur Richtung der Wärmeaustauscherseite des Abschirmungsaufbaus 4 hin dünner ausgeführt, da die Mehrzahl der Neutronen durch die stärkeren Graphitschichten 25 absorbiert wird.The graphite layers 25 are toward the heat exchanger side of the shield structure 4 made thinner, since the majority of the neutrons are absorbed by the thicker graphite layers 25 will.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB21320/57A GB884855A (en) | 1957-07-05 | 1957-07-05 | Improvements in or relating to nuclear reactor shielding |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1126527B (en) | 1958-07-10 | 1962-03-29 | Babcock & Wilcox Dampfkessel | Reactor plant with a nuclear reactor located in a pressure vessel |
| DE1278615B (en) * | 1960-12-07 | 1968-09-26 | Gulf General Atomic Inc | Gas-cooled nuclear reactor |
| DE2913462A1 (en) * | 1979-04-04 | 1980-10-16 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Hot gas duct elbow - with perforated plate supported in three ball joints |
| JPS5633592A (en) * | 1979-08-22 | 1981-04-04 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Cooling gas pipeline structure in nuclear reactor pressure vessel |
-
1957
- 1957-07-05 GB GB21320/57A patent/GB884855A/en not_active Expired
-
1958
- 1958-07-01 FR FR1198354D patent/FR1198354A/en not_active Expired
- 1958-07-04 DE DEU5446A patent/DE1083945B/en active Pending
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| JPS5633592A (en) * | 1979-08-22 | 1981-04-04 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Cooling gas pipeline structure in nuclear reactor pressure vessel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB884855A (en) | 1961-12-20 |
| FR1198354A (en) | 1959-12-07 |
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