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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abstützen von Einbauten in einem Spann- beton-Druckbehälter für einen Atomkernreaktor, wobei der vertikale Druckbehälter mit einer zylindri- schen, metallischen Dichthaut ausgekleidet ist.
Werden nicht Druckbehälter aus Spannbeton, sondern Stahlgefässe verwendet, so können die
Einbauten starr mit dem Stahlgefäss verbunden werden, weil das Stahlgefäss und die Einbauten gleiche Temperatur aufweisen, so dass Unterschiede bezüglich der Wärmedehnung kaum auftreten.
Bei Spannbeton-Druckbehältern mit kalter Dichthaut ist es bekannt, die Abstützvorrichtung für die Einbauten im Beton des Druckbehälters zu verankern oder an der kalten Dichthaut anzuschwei- ssen. Bei einer Verankerung im Spannbeton muss die Dichthaut durchsetzt werden, während bei einem Anschweissen der Verankerung an der Dichthaut diese örtlich stark belastet wird, was insbe- sondere beim Auffangen von Erdbebenkräften gefährlich werden kann. Ausserdem ist durch das An- schweissen der Abstützvorrichtung die freie Bewegungsmöglichkeit auf Grund verschiedener Wärme- dehnungen nicht gegeben.
Durch die bekannten Vorrichtungen zum Abstützen der Einbauten im Spannbeton-Druckbehälter können folglich die an eine solche Abstützvorrichtung zu stellenden Anforderungen nicht aus- reichend erfüllt werden. Von diesen Anforderungen ist die sichere Einleitung der horizontalen
Kräfte, insbesondere der Erdbebenkräfte, in den Behälter unter Wahrung der freien Bewegungsmöglichkeit der Einbauten auf Grund verschiedener Wärmedehnungen zwischen Behälter und Einbauten ohne Spiel in der Abstützung besonders hervorzuheben. Dazu kommt noch, dass in der Dichthaut möglicht keine Störstellen vorhanden sein sollen, was vor allem bei Druckbehältern mit heisser Dichthaut von Bedeutung ist, weil eine örtliche Störung des Spannungsverlaufes bei den dünnwandigen, hochbeanspruchten, heissen Dichthäuten zum Bruch führen kann.
Um horizontale Kräfte vom Druckbehälter auf das Traggitter für den Graphitkernaufbau eines Atomkernreaktors übertragen zu können, ohne eine Relativbewegung des Traggitters gegenüber dem Druckbehälter auf Grund von radialen Wärmedehnungen des Traggitters zu verhindern, ist es bereits bekannt (DE-AS 1086355), das Traggitter mit radialen Ansätzen zu versehen, die in entsprechende Taschen des Druckbehälters eingreifen, so dass die radialen Ansätze zwar in axialen Ebenen verschiebbar in den Taschen geführt sind, in Umfangsrichtung jedoch verschiebefest gehalten werden.
Diese bekannte Konstruktion stellt somit Relativbewegungen zwischen Behälter und Traggitter sicher und gewährt zugleich eine Kraftübertragung in horizontaler Richtung, weil stets mehrere der über den Umfang des Traggitters verteilten Ansätze quer zur Richtung der Horizontalkräfte liegen. Trotzdem ist eine solche Konstruktion nicht für die Abstützung von Einbauten an einem Spannbeton-Druckbehälter mit einer metallischen Dichthaut geeignet, weil die metallische Dichthaut nicht mit entsprechenden Taschen versehen werden kann, ohne die geschilderten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abstützen von Einbauten in einem Spannbeton-Druckbehälter mit einer metallischen Dichthaut zu schaffen, welche Vorrichtung eine gleichmässige Einleitung der Horizontalkräfte, insbesondere der Erdbebenkräfte, in den Druckbehälter erlaubt, ohne dass eine Oberbeanspruchung der Dichthaut auftreten kann und ohne dass die freie Bewegungsmöglichkeit der Einbauten im Behälter auf Grund unterschiedlicher Wärmedehnungen behindert wird.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass innerhalb des Druckbehälters wenigstens drei über den Umfang verteilte, den Einbau umgebende und an der Dichthaut flächtig anliegende Ringsegmente mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind, dass zwischen den lediglich axial abgestützten Ringsegmenten Druckfedern vorgesehen sind und dass der Einbau in jedem Ringsegment radial und axial verschiebbar geführt ist.
Durch die axial verschiebbare Lagerung des Einbaues in den Ringsegmenten wird zunächst die axiale Bewegungsmöglichkeit des Einbaues gegenüber dem Druckbehälter sichergestellt. Der Einbau ist in den Ringsegmenten aber nicht nur axial, sondern auch radial verschiebbar geführt, so dass auch eine radiale Dehnungsmöglichkeit gegeben ist, u. zw. im Zusammenhang mit einer weitgehend spielfreien Abstützung des Einbaues in horizontaler Richtung. Auf Grund der Anordnung von wenigstens drei Ringsegmenten ergibt sich nämlich bei einem horizontalen Kraftangriff aus jeder beliebigen Richtung für zumindest zwei Ringsegmente eine Kraftkomponente in Umfangsrichrung quer zur radialen Führung.
Ober diese radialen Führungen werden daher die horizontalen
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Kräfte auf die Ringsegmente und von diesen über die Dichthaut auf den Druckbehälter abgetragen, wobei wegen der flächigen Anlage der Ringsegmente an der Dichthaut eine gleichmässige Krafteinleitung ohne örtliche Spannungsspitzen erfolgt, so dass sich diese Abstützvorrichtung auch für heisse Dichthäute anbietet. Da die Ringsegmente ausserdem an der Dichthaut nur anliegen und nur in axialer Richtung gegen ein Herabfallen abgestützt sind, sind auch Relativbewegungen zwischen der Dichthaut und den Ringsegmenten möglich. Mit Hilfe der erfindungsgemässen Abstützvorrichtung können daher alle Forderungen hinsichtlich der Aufnahme der horizontalen Kräfte und hinsichtlich der freien Bewegungsmöglichkeit durch verschiedene Wärmedehnungen in einfacher Weise erfüllt werden.
Die Druckfedern zwischen den Ringsegmenten sorgen dabei für ein sattes Anliegen der Ringsegmente. Selbstverständlich sind diese Druckfedern so auszulegen. und vorzuspannen, dass beim Auftreten von Horizontalkräften diese abgetragen werden können, ohne dass sich der Einbau innerhalb des Druckbehälters radial verschieben kann.
Bei grösseren Horizontalkräften, beispielsweise bei Erdbebenkräften, kann es vorkommen, dass durch die notwendige Verspannung der Ringsegmente über die dazwischenliegenden Druckfedern die Reibungskräfte zwischen der Dichthaut und den Ringsegmenten die freie Bewegungsmöglichkeit der Ringsegmente in Umfangsrichtung behindert. Um die notwendige Bewegungsfreiheit sicherzustellen, können in weiterer Ausbildung der Erfindung zwischen den Ringsegmenten parallel zu den Druckfedern Stossdämpfer angeordnet werden. Wegen dieser Stossdämpfer können die Federn schwächer gewählt werden, weil zur Kraftübertragung von stossartigen Kräften, wie die Erdbebenkräfte ja sind, die Stossdämpfer auf kurzem Wege blockieren.
Langsame Bewegungen, wie sie zufolge von Wärmedehnungen auftreten, werden von den Stossdämpfern jedoch zugelassen, so dass für die übliche Belastung die Druckfedern, bei besonderen Belastungen jedoch die Stossdämpfer zur Kräfteübertragung dienen.
Eine einfache Konstruktion ergibt sich schliesslich in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch, dass der Einbau radial vorstehende Führungskörper aufweist, die jeweils zwischen zwei
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baus bei jeder Horizontalbelastung an den Führungswänden der die radiale Führung bildenden Ringsegmente anliegen, können die auftretenden Horizontalkräfte weitgehend spielfrei abgetragen werden, weil nur das geringe Führungsspiel zwischen Führungskörper und Führungswänden vorhanden ist. Durch das Zusammenwirken der achsparallelen Führungswände an den Ringsegmenten mit den zwischen sie eingreifenden Führungskörpern des Einbaus ist ausserdem die axiale Führung des Einbaus gegeben.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Abstützen von Einbauten in einen Spannbeton-Druckbehälter im Querschnitt durch den Druckbehälter und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. l.
Der Einbau --1--, beispielsweise ein Kerneinbau oder ein Wärmetauscher, besitzt nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier radial bstehende Führungskörper --2--, die jeweils zwischen zwei achsparallele Führungswände --3-- tragen.
Diese Führungswände --3-- sind an vier Ringsegmenten --4-- angeordnet, die den Einbau - umgeben und flächtig an der Dichthaut --5-- eines Spannbeton-Druckbehälters --6-- anliegen.
Da es sich um eine heisse Dichthaut --5-- handelt, stützt sie sich über eine Isolierbetonschicht - und eine Mörtelfuge --8-- am Spannbeton ab.
Die Ringsegmente --4-- sind, wie dies der Fig. 1 entnommen werden kann, mit gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet, um Bewegungsfreiheit in Umfangsrichtung gewährleisten zu können. Zwischen den Ringsegmenten --4-- sind Druckfedern --9-- angebracht, die das satte Anliegen der Ringsegmente an der heissen Dichthaut --5-- sicherstellen und einen Dehnungsausgleich bewirken. Parallel zu diesen Druckfedern --9-- sind zwischen den Ringsegmenten --4-- Stossdämpfer - angeordnet, die zwar langsame Verschiebungen zwischen den Ringsegmenten zulassen, bei stossartiger Belastung jedoch blockieren, so dass Erdbebenkräfte über diese Stossdämpfer abgetragen werden können.
Treten horizontale Kräfte beispielsweise in Richtung eines der Führungskörper --2-- auf, so werden diese horizontalen Kräfte über die quer zu diesem Führungskörper liegenden Führungskör-
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per auf die Führungswände --3-- der zugehörigen Ringsegmente --4-- übertragen, wobei wegen der tangentialen Angriffsrichtung auf die Ringsegmente eine Verschiebekraft ausgeübt wird. Diese Verschiebekraft wird je nach der Belastungsart entweder von den Druckfedern --9-- oder von den Stossdämpfern --10-- auf die andern Ringsegmente übertragen, so dass sich eine Abtragung der horizontalen Kräfte über den aus den Ringsegmenten gebildeten Stützring ergibt, der eine gleichmässige Krafteinleitung in die heisse Dichthaut --5-- ohne örtliche Spannungsspitzen gewährleistet.
Der Einbau-l-wird folglich trotz seiner freien Bewegungsmöglichkeiten durch unterschiedliche Wärmedehnungen von Druckbehälter und Einbau in horizontaler Richtung weitgehend spielfrei gegenüber dem Druckbehälter-6-- abgestützt.
Da die Ringsegmente --4-- an der Dichthaut -5-- nur anliegen und an dieser nicht befestigt sind, muss dafür gesorgt werden, dass die Ringsegmente --4-- nicht herunterfallen können. Die Ringsegmente --4-- sind daher in axialer Richtung auf mit der Dichthaut --5-- verbundenen Stütz- körpern --11-- abgestützt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Abstützen von Einbauten in einem Spannbeton-Druckbehälter für einen Atomkernreaktor, wobei der vertikale Druckbehälter mit einer zylindrischen, metallischen Dichthaut ausgekleidet ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Druckbehälters (6) wenigstens drei über den Umfang verteilte, den Einbau (1) umgebende und an der Dichthaut (5) flächig anliegende Ringsegmente (4) mit gegenseitigem Abstand angeordnet sind, dass zwischen den lediglich axial abgestützten Ringsegmenten (4) Druckfedern (9) vorgesehen sind und dass der Einbau (1) in jedem Ringsegment (4) radial und axial verschiebbar geführt ist.