[B] (II) UTLEGNINGSSKRIFT Ni". 143551 NORGE [NO] [C] (45) PATETTT MEDDELT 4.MAES 1981 (51) Inf Cl. 1 G 21 C 13/02 STYRET FOR DET INDUSTRIELLE RETTSVERN (21) Palentsølcnad nr. 761334 (22) Inngiti 2 0. 0 4. 7 6 (23) Løpedag 2 0. 0 4. 7 6 (41) Ålment tilgjengelig fra 2 2. 1 0. 7 6 (44) Søknaden utlagt, utlegningsskrift utgitt 2 4. 1 1. 8 0 (30) Prioritet begjæri 21.04.75, USA, nr. 570059 (54) Oppfinnelsens benevnelse Ledningsg j ennomf ør ing for trykkar i atomreaktorer. (71)(73) SøkerjPalenthaver THE BABCOCK & WILCOX COMPANY, 161 East 42nd Street, New York, NY 10017, USA. (72) Oppfinner EARL E. SCHOESSOW, Seminoie, FL, USA. (74) Fullmektig Bryns Patentkontor A/S, Oslo. (56) Anførte publikasjoner Norsk (NO) patent nr. 139711
1 143542 Foreliggende oppfinnelse angår en ledningsgjennomføring for trykkar i atomreaktorer. Gjennomføringene er for innløpsledninger for fødevann. Konvensjonelle atomreaktorer omfatter et trykkar 5 som blant annet inneholder atomkjernen, underenheter og et flytende kjølemiddel for direkte eller indirekte dampgenerering > til produksjon av elektrisk kraft på vanlig måte. I forbindelse med enkelte systemer er det foreslått å anordne modultilpassede varmeutvekslerenheter rundt trykkarets innervegg 10 i varmeutvekslende forbindelse med kjølemidlet for atomkjernen. Sekundær væske som strømmer gjennom de modultilpassede enheter omdannes til damp i disse enheter og ledes til turbinen som driver den elektriske generator utenfor reaktorens trykkar. 15 Ved slike systemer må trykkaret ha ledningsgjennomføringer der enten friskt primært kjernekjølemiddel eller sekundær væske eller sekundært kjølemiddel føres inn i trykkkaret for å varmes opp. Fordi dette kjølemiddel som innføres er kaldt i forhold til den høyere temperatur av det tykkveg- 20 gede reaktortrykkar er det ikke bare fare for at koking settes i gang i kjølemidlet som strømmer gjennom innløpet, men det er også fare for oppbygning av utillatelig sterke spenninger i trykkarets vegg på grunn av de temperaturavhengige ekspansjonsforskjeller i metallet i karveggen nær, henholdsvis fjer-nt 25 fra innløpet for det kalde fødevann. På grunn av sikkerhetskravene er det utviklet spesielle ledningsgjennomføringer som skal oppheve noen av ulempene ved de temperaturforskjeller som hersker. Ved en utførelse anvendes det en kostbar foring av Inconel i boringene gjennom reaktorens trykkar for å hindre 30 korrosjon av karets vegg. Videre er de spenninger som oppstår mellom karets vegg og de gjennomføringer som er festet til denne årsak til varme- og trykkforskjeller som må føre til et kompromiss, særlig under svingninger som skyldes svikt i fødevannsvarmerne og dessuten termiske sykluser under drift. 35 Av sikkerhetsmessige hensyn er det videre nødvendig å anordne sveiseforbindelsene slik at de tilfredsstiller de krav som fastsettes av myndighetene. Fra et omkostningssynspunkt er
143542 2 det videre ønskelig å utføre atomreaktorens komponenter på en måte som tillater praktisk ikke-destruktiv materialprøvning og ikke-destruktiv inspeksjon, f,eks. ved røntgen, gamastråler og ultralyd som trenger gjennom sveiseforbind- 5 eisene. Et eksempel på en ledningsgjennomføring er vist i norsk patent 139711, der gjennomføringen i og for seg er tilfredsstillende, men har den ulempe at den er vanskelig å kontrollere, særlig når det gjelder sveiseforbindelsenes kvalitet. 10 Formålet med foreliggende oppfinnelse er i første rekke å komme frem til en ledningsgjennomføring som gjør det mulig å utføre ikke-destruktiv prøvning og inspeksjon av gjennomføringens sveiseforbindelser. Oppfinnelsen går således ut på en ledningsgjennom- 15 føring av den art som omfatter en atomreaktors trykkbeholder for tilførsel av kjølemiddel med en kanal i en gjennomgående boring i trykkbeholderen til opptagelse av gjennomføringen, bestående av et indre rør som begrenser en strømningskanal gjennom boringen, et ytre rør som er anordnet konsentrisk om 20 innerrøret slik at det mellom disse rør dannes en første sylinderformet utsparing som i det minste strekker seg over boringens lengde og inneholder varmeisolerende materiale, idet innerrøret og ytterrøret har mot hverandre vendte ender som er forbundet med hverandre inne i boringen ved hjelp av en 25 tett sveis, mens den annen ende av ytterrøret er sveiset fast til et beholderparti som ligger inne i og mellom endene av boringen ved hjelp av en sveisesøm, og idet deler av ytterrøret såvel som av beholderområdet er anbrakt i radiell avstand fra boringen, slik at det mellom denne og boringen dannes 30 en ytterligere sylinderformet utsparing som strekker seg parallelt med beholderveggens ytterflate, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den andre runde utsparing består av en første del og en andre del, der boringen i området ved den andre del har en utvidet diameter på en slik måte at denne utvidede del 35 av boringen sammen med den del av ytterrøret som ligger overfor denne utvidede del, danner et rundt sylinderformet kammer som ligger slik plassert i forhold til den tette sveiseforbind-
3 143551 5 eise at kammeret muliggjør tilgang for en uhindret kontroll med den tette sveiseforbindelse. Det ringformede rom som fremkommer gjør det mulig å anbringe en sylindrisk røntgenfilm over ytterflaten av den indre sveis for ikke-destruktiv undersøkelse av denne. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengifte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningen som gjengir et foretrukket utførelseseksempel på oppfinnelsen, sett i snitt. Som det fremgår av tegningen skal en innløpsfødeledning (ikke vist) utenfor en reaktors trykkar 10 føres gjennom karets vegg for tilførsel av friskt fødevann til reaktoren eller til varmeutvekslerenheter som er anordnet i trykkkaret. For dette formål har en gjennomføring 12 for en kjølemiddel-innløpsdyse ifølge oppfinnelsen et innløpskjølemiddelrør eller en indre dysevegg 14 og et konsentrisk ytre rør eller en konsentrisk ytre vegg 16 med stort sett samme lengde og i noen gjensidig avstand. Innerveggen 14 er for- 20 bundet med ytterveggen 16 ved en sveis 18 og ender i en flens 20 for forbindelse med kjølemiddel-fødeledninger (ikke vist). En hylse 22 av isolerende materiale, f.eks. flere laminater av metallfolieisolasjon er anordnet i det ringformede rom som dannes mellom indre og ytre dysegjennomføringsvegger. Hylsen 22 strekker seg fra karets innervegg et kort stykke forbi planet for karets yttervegg for å opptas i en fordypning 24 som er utformet i gjennomføringsanordningen, og virker som termisk barriere mellom karet og innløpskjølemidlet. Gjennomføringsanordningen 12 forløper i en gjennomføringsboring 26, som er utformet i reaktorens trykkar 10. Innerveggen 14 er ved en sveis 28 forbundet med en fødevannsledning 30 i reaktorkaret og ytterveggen 16 er forbundet med en behandlet flate, f.eks. en Inconel-belagt flate av reaktorkaret ved sveisen 34. Forbindelsessveisen 34 er i realiteten 35 innløps-gjennomføringens forbindelsessveis med karveggen. Denne forbindelsessveis har samme tykkelse som innløpsdysens yttervegg og får således full styrke som påbudt i ASME Code, Section III.
143542 4 5 Ytterveggen 16 av innløpsdysens gjennomføring er konsentrisk med og har avstand fra gjennomføringsboringens 26 overflate og strekker seg fra ytre innløpsende og noe forbi forbindelsessveisen 34. Det ringformede rom eller luftspalten 36 mellom ytterveggen 16 og gjennomføringsboringen 26 skaper enda en termisk barriere mellom karet og fødevannet. Det ringformede rom ender videre i en klaring 38 rundt forbindelsessveisen, som bidrar til unngåelse av en sterk spenningskonsentrasjon mellom sveiseoppbygningen ved sveisen 34 og reaktorens trykkarvegg. Ifølge foreliggende oppfinnelse gjør det ringformede rom 36 og klaringen 38 det mulig å inspisere forbindelsessveisen 34 på en ikke-destruktiv måte ved hjelp av kjente røntgen-, gammastrålé, ultralyd- eller andre teknikker. En 15 (ikke vist) røntgenfilm kan f.eks. innføres i det ringformede rom 36 og anordnes rundt forbindelsessveisen 34 i klaringen 38. En (ikke vist) røntgenkilde anordnet i ledningen for innløpsdyseanordningen 12, sender røntgenstråler gjennom sveisen 34 og eksponerer filmen som er anordnet i klaringen 38. Svei- 20 sens 34 kvalitet kan derved lett bringes på det rene ved en undersøkelse av den gjenvundne film. På denne måten er det forholdsvis enkelt og praktisk gjennomførbart å inspisere forbindelsessveisen 34 på en ikke-ødeleggende måte. For tilveiebringelse av ytterligere avstøtting og 25 for å sikre innløpsdyseanordningen 12 i innløpsboringen 26 er en todelt hylse 40 festet til utsiden av reaktorkaret 10 og forløper i det ringformede rom 36. Hylsen 40 er et stort sett sylindrisk element som er delt i en retning parallelt mec sin lengdeakse, langs en diameter. Den todelte konstruk- 30 sjon gjør det både lettere å innføre hylsen og å trekke den ut av det ringformede rom 36 og gjør det mulig å la innløpsfødeledningene forbli forbundet med dyseanordningen, mens hylsen innføres eller trekkes ut. Hver hylsedel er forsynt med et ytre organ 42, som er festet til ytterveggen av reaktorens trykkar og et indre organ 44, som forløper i det ringformede rom 36. Det ytre organ 42 er festet til ytterveggen. av reaktorens trykkar, f.eks. som vist i figuren. Organet 42
5 143542 er her heftsveiset til en foret, f.eks. en Inconel-foret flate av karet. Heftsveisen sikrer hylsen 40 og hindrer forskyvning av denne fra innløpsboringen 26. Indre organ 4 4 har både kontakt med gjennomførings- boringen 26 og dysens yttervegg 16, f.eks. ved kontaktpunkter 46, henholdsvis 48. Dysen er således tett anordnet i boringen og hindres fra å utøve krefter og/eller momenter på forbindelsessveisen 34 som følge av forskyvning fra sin opprinnelige stilling. Videre vil organet 44 hindre væskelekkasje gjennom 10 ^et ringformede rom 36, hvis det skulle oppstå en lekkasje i ytterveggen 16. Under drift kan hylsen 40 videre lett fjernes fra det ringformede rom ved avskrapning eller brekking av heftsveisene og ved at en bolt føres inn i bolthuller 47 i den 15 ytre del 42. Ettersom ytterligere fremføring av bolten hindres av karveggen, vil bolten trekke hylsen 40 ut av det ringformede rom 36. Patentkrav. 20 1- Ledningsgjennomføring for en atomreaktors trykkbeholder for tilførsel av kjølemiddel med en kanal i en gjennomgående boring i trykkbeholderen til opptagelse av gjennomføringen, bestående av et indre rør som begrenser en strømningskanal gjennom boringen, et ytre rør som er anordnet 25 konsentrisk om innerrøret slik at det mellom disse rør dannes en første sylinderformet utsparing som i det minste strekker seg over boringens lengde og inneholder varmeisolerende materiale, idet innerrøret og ytterrøret har mot hverandre vendte ender som er forbundet med hverandre utenfor boringen 30 ved hjelp av en tett sveis, mens den annen ende av ytterrøret er sveiset fast til et beholderparti som ligger inne i og mellom endene av boringen ved hjelp av en sveisesøm, og idet deler av ytterrøret såvel som av beholderområdet er anbrakt i radiell avstand fra boringen, slik at det mellom denne og 35 boringen dannes en ytterligere sylinderformet utsparing som. strekker seg parallelt med beholderveggens ytterflate, kara k t e r i s e r t ved at den andre runde utsparing består av en første del (36) og en andre del (38), der boringen
143551 6 (26) i området ved den andre del (38) har en utvidet diameter på en slik måte at denne utvidede del av boringen sammen med den del av ytterrøret (16) som ligger overfor denne utvidede del,danner et rundt sylinderformet kammer som 5 ligger slik plassert i forhold til den tette sveiseforbindelse (34) at kammeret muligjør en ikke-destruktiv kontroll med den tette sveiseforbindelse (34). 2. Ledningsgjennomføring som angitt i krav 1, kara k t e r i s e r t ved midler til understøttelse av 10 gjennomføringen (12) i boringen, hvilke midler omfatter en delt hylse (40) som strekker seg inn i den annen utsparing (36) og har en skulder (42) som ligger an mot ytterflaten av beholderveggen. 20 25 30 35
143551