Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, dessen Deckel eine Fangeinrichtung zum Auffangen von Bruchstücken beim Bersten des Reaktordruckbehälters zugeordnet ist. Sie hat sich einen vereinfachten Aufbau der Fangeinrichtung zum Ziel gesetzt, der ohne Einbusse an Sicherheit eine bessere Herstellung der Fangeinrichtung gestattet.
Erfindungsgemäss umfasst die Fangeinrichtung einen dem Umfang des Deckels zugeordneten Schmiedering und mindestens zwei auf der Deckeloberseite liegende Blechlagen, die einzeln mit dem Schmiedering verschweisst sind.
Die erfindungsgemässe Fangeinrichtung gestattet es, den Deckel eines Reaktordruckbehälters vollständig zu überdekken, ohne dass dazu schwierige Herstellungsprobleme gelöst werden müssen. Der grösste Teil der erfindungsgemässen Fangeinrichtung ist der Schmiedering, der zwar in seinen Abmessungen dem Deckeldurchmesser angepasst sein muss, aber dennoch realtiv leicht gehalten werden kann. Die Blechlagen, die über den grössten Teil der Deckeloberfläche reichen, sind dagegen Halbzeuge, die nur grob der Form des Deckels anzupassen sind. Ihr Verschweissen mit dem Schmiedering lässt sich wesentlich leichter durchführen als bei sogenannten Vollwanddeckeln, bei denen ein der Deckeldicke entsprechender Teil mit einem Flansch verschweisst werden müsste.
Vorzugsweise besitzt der Schmiedering eine konisch abgestufte Innenseite zur Aufnahme der Ränder der Blechlagen. Durch die konische Abstufung kann man eine den Belastungen angemessene Querschnittsform erhalten, so dass die Spannungen im Schmiedering im wesentlichen gleich sind.
Ausserdem ergibt die Stufung die Möglichkeit, die einzelnen Lagen ohne Beeinträchtigung einer vorangegangenen Schweissung mit dem Schmiedering zu verbinden. Für die für Druckbehälterdeckel übliche Bauart aus einer Kugelkalotte und einem mit diesem verschweissten Flansch empfiehlt es sich, dass der Schmiedering die Schweissnaht überdeckt und damit den gefährdetsten Teil entlastet und abschirmt.
Der Schmiedering kann unmittelbar mit dem Reaktordruckbehälter oder einem diesen umgebenden Körper verbunden werden, der als Berstschutz vorgesehen ist. Noch günstiger kann es sein, im Hinblick auf mechanische Beanspruchungen, wenn der Schmiedering mit einem an sich bekannten Fangring niedergehalten wird, der über den Aussenrand der Blechlagen greift. Dieser Fangring vergleichmässigt die Beanspruchungen der Fangeinrichtung, so dass man mit kleineren Abmessungen auskommen kann. Dies gilt ganz besonders für den Fall, dass der Fangring um etwa die Breite des Schmiederinges über die Blechlagen greift.
Nachfolgend wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei ist in einem Schnitt durch den Oberteil eines Reaktordruckbehälters 1 für einen Druckwasserleistungsreaktor der auf dem Behälterunterteil 2 sitzende Deckel 3 gezeichnet, der mit Spannschrauben 4 und Muttern 5 befestigt ist. Im Deckel 3 sitzen Rohrstutzen 6 für Steuerstabantriebe, wie an sich bekannt ist.
Über dem mit einem Flansch 7 verschweissten kugelsegmentförmigen Teil 8 des Deckels 3 ist eine Fangeinrichtung 10 angeordnet, die aus einem geschlossenen Schmiedering 11 und einer Vielzahl von Blechlagen 12 besteht. Beim Ausführungsbeispiel sind etwa zwanzig der Deckelaussenfläche angepasste Blechlagen 12 in die stufenförmig konisch ausgebildete Innenfläche 14 des Schmiederinges 11 eingeschweisst.
Dadurch erhält man mit geringem Werkstoffaufwand eine mechanisch feste, vor allen Dingen flexible Konstruktion, die zum Auffangen von Bruchstücken bei einem Bersten des Reaktordruckbehälters ausgezeichnet geeignet ist. Die Konstruktion gemäss der Erfindung hat folgende Vorteile:
1. Aufgrund der einzelnen Blechlagen und der für diese vorgesehenen einzelnen Schweissnähte sind nur begrenzte Risslängen der Fangeinrichtung denkbar.
2. Es werden nur geringe Schweissnahtstärken benötigt, die relativ leicht herzustellen und vor allem auch leicht zu überwachen sind.
3. Die Mehrlagenbauweise der Fangeinrichtung gestattet Öffnungen, die die Steuerstabstutzen 6 umgeben, so dass der Reaktorbetrieb durch die Fangeinrichtung nicht behindert wird. Die Fangeinrichtung kann mithin bei allen Reaktorbetriebsläufen auf dem Druckbehälterdeckel verbleiben.
4. Die Fangeinrichtung kann andererseits für den Fall, dass am Deckel Wiederholungsprüfungen ausgeführt werden sollen, ohne weiteres abgehoben werden.
Beim Ausführungsbeispiel ist die Fangeinrichtung 10 durch einen Fangring 16 festgelegt, der seinerseits mit zweiunddreissig um den Umfang des Druckbehälters verteilten Gelenkhaken 17 festgehalten wird. Die Gelenkhaken 17 sind einem den Reaktordruckbehälter 1 umgebenden Stahlbetonmantel zugeordnet. Sie können durch die Wärmedehnung des Reaktordruckbehälters unter Vorspannung gesetzt werden.
Der Fangring 16 greift, wie die Figur erkennen lässt, mit einem Einschnitt 19 über einen keilförmigen Vorsprung 20 des Schmiederinges 11. Er besitzt auf der dem Deckel 3 zugekehrten Seite ferner eine der Deckeloberseite angepasste Stützfläche 22, deren Anlagefläche etwa ebenso breit wie der Schmiedering 11 ist. Durch diese Anlagefläche erfolgt eine Entlastung der Schweissnähte bei einer Druckbeanspruchung, die den Bereich 12 der Fangeinrichtung aufzuwölben versucht. Der Schmiedering 11 selbst überträgt Reaktionskräfte über die Ringfläche 23 auf den Fangring 16, wobei er zugleich die Schweissnaht 24 zwischen dem Deckelflansch 7 und dem Kalottenteil 8 abdeckt.
PATENTANSPRUCH
Kernreaktor mit einem Reaktordruckbehälter, dessen Deckel eine Fangeinrichtung zum Auffangen von Bruchstücken beim Bersten des Reaktordruckbehälters zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fangeinrichtung (10) einen dem Umfang des Deckels (3) zugeordneten Schmiedering (11) und mindestens zwei auf der Deckeloberseite liegende Blechlagen (12) umfasst, die einzeln mit dem Schmiedering (11) verschweisst sind.
UNTERANSPRÜCHE
1. Kernreaktor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiedering (11) eine konisch abgestufte Innenseite (14) zur Aufnahme der Ränder der Blechlagen (12) aufweist.
2. Kernreaktor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiedering (11) so ausgebildet ist, dass er die beim Bersten des Reaktordruckbehälterdeckels (3) auftretenden Reaktionskräfte über eine Ringfläche (22) in einen Fangring (16) einleitet, der über den Aussenrand der Blechlagen (12) greift.
3. Kernreaktor nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fangring (16) um etwa die Breite des Schmiederinges (11) über die Blechlagen (12) greift.
4. Kernreaktor nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiedering (11) die Kalottenschweissnaht des Reaktordruckbehälterdeckels (3) überdeckt.
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The invention relates to a nuclear reactor with a reactor pressure vessel, the cover of which is assigned a catching device for catching fragments when the reactor pressure vessel bursts. It has set itself the goal of a simplified structure of the interception device, which allows better manufacture of the interception device without sacrificing safety.
According to the invention, the catching device comprises a forged ring assigned to the circumference of the cover and at least two sheet metal layers lying on the top side of the cover, which are individually welded to the forged ring.
The catching device according to the invention makes it possible to completely cover the lid of a reactor pressure vessel without having to solve difficult manufacturing problems. The largest part of the catching device according to the invention is the forged ring, which, although its dimensions have to be adapted to the cover diameter, can nevertheless be held relatively easily. The sheet metal layers that extend over most of the lid surface, on the other hand, are semi-finished products that only need to be roughly adapted to the shape of the lid. It is much easier to weld them to the forged ring than with so-called full-wall covers, in which a part corresponding to the cover thickness would have to be welded to a flange.
The forged ring preferably has a conically stepped inside for receiving the edges of the sheet metal layers. Due to the conical gradation, a cross-sectional shape appropriate to the loads can be obtained, so that the stresses in the forged ring are essentially the same.
In addition, the graduation makes it possible to connect the individual layers to the forged ring without impairing a previous weld. For the construction of a spherical cap and a flange welded to it, which is common for pressure vessel lids, it is recommended that the forged ring covers the weld seam and thus relieves and shields the most endangered part.
The forged ring can be connected directly to the reactor pressure vessel or to a body surrounding it, which is provided as a burst protection. It can be even more favorable, with regard to mechanical stresses, if the forged ring is held down with a catch ring known per se, which grips over the outer edge of the sheet metal layers. This catch ring equalizes the stresses on the catching device, so that smaller dimensions can be used. This is particularly true in the event that the catch ring engages over the sheet metal layers by approximately the width of the forged ring.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawing. Here, in a section through the upper part of a reactor pressure vessel 1 for a pressurized water power reactor, the cover 3 seated on the lower container part 2 and fastened with clamping screws 4 and nuts 5 is shown. In the cover 3 sit pipe stubs 6 for control rod drives, as is known per se.
Arranged over the spherical segment-shaped part 8 of the cover 3 that is welded to a flange 7 is a catching device 10, which consists of a closed forged ring 11 and a plurality of sheet metal layers 12. In the exemplary embodiment, about twenty sheet metal layers 12 adapted to the outer surface of the cover are welded into the step-shaped, conical inner surface 14 of the forged ring 11.
As a result, a mechanically strong, above all flexible construction is obtained with little material expenditure and which is excellently suited to catching fragments in the event of the reactor pressure vessel bursting. The construction according to the invention has the following advantages:
1. Due to the individual sheet metal layers and the individual weld seams provided for them, only limited crack lengths of the interception device are conceivable.
2. Only small weld seam thicknesses are required, which are relatively easy to produce and, above all, easy to monitor.
3. The multi-layer construction of the interception device allows openings which surround the control rod connector 6 so that the reactor operation is not hindered by the interception device. The catching device can therefore remain on the pressure vessel cover during all reactor operations.
4. On the other hand, the interception device can easily be lifted off in the event that repeat tests are to be carried out on the cover.
In the exemplary embodiment, the catching device 10 is fixed by a catching ring 16, which in turn is held in place with thirty-two hinged hooks 17 distributed around the circumference of the pressure vessel. The articulated hooks 17 are assigned to a reinforced concrete jacket surrounding the reactor pressure vessel 1. They can be put under tension by the thermal expansion of the reactor pressure vessel.
As the figure shows, the catch ring 16 engages with an incision 19 over a wedge-shaped projection 20 of the forged ring 11. On the side facing the lid 3, it also has a support surface 22 that is adapted to the upper side of the lid, the contact surface of which is approximately as wide as the forged ring 11 is. This contact surface relieves the weld seams in the event of a compressive load which tries to bulge the area 12 of the catching device. The forged ring 11 itself transmits reaction forces via the annular surface 23 to the catch ring 16, while at the same time covering the weld seam 24 between the cover flange 7 and the cap part 8.
PATENT CLAIM
Nuclear reactor with a reactor pressure vessel, the cover of which is assigned a catching device for catching fragments when the reactor pressure vessel bursts, characterized in that the catching device (10) has a forged ring (11) assigned to the circumference of the cover (3) and at least two sheet metal layers lying on the top of the cover (12) which are individually welded to the forged ring (11).
SUBCLAIMS
1. Nuclear reactor according to claim, characterized in that the forged ring (11) has a conically stepped inner side (14) for receiving the edges of the sheet metal layers (12).
2. Nuclear reactor according to claim, characterized in that the forged ring (11) is designed so that it introduces the reaction forces that occur when the reactor pressure vessel cover (3) bursts via an annular surface (22) into a catch ring (16) which extends over the outer edge of the Sheet metal layers (12) engages.
3. Nuclear reactor according to dependent claim 2, characterized in that the catch ring (16) engages over the sheet metal layers (12) by approximately the width of the forged ring (11).
4. Nuclear reactor according to claim, characterized in that the forged ring (11) covers the spherical weld seam of the reactor pressure vessel cover (3).
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