Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reaktorumschliessung für einen Kernreaktor mit einem aus einer Fundamentplatte, einem mit dieser verbundenen zylindrischen Wand und einer als oberen Abschluss dienenden Kuppel gebildeten Gehäuse und einem die Wand umgebenden, zu dieser koaxialen, mit der Fundamentplatte verbundenen Mantel.
Das Gehäuse einer bekannten Reaktorumschliessung für einen Kernreaktor weist einen inneren Stahlbehälter auf, welcher von einem äusseren Betongehäuse unter Bildung eines Zwischenraums luftdicht umschlossen ist. Diese Konstruktion ist darum notwendig, um auch bei einem Unfall jeglichen Austritt von Strahlung durch die Durchtrittsöffnungen der aus dem Inneren des Reaktors nach aussen führenden Leitungen zu verhindern. Der innere Stahlbehälter des vorerwähnten Kernreaktorgehäuses weist eine derart geringe Beulfestigkeit auf, dass sowohl Unterdruck im Innern als auch Überdruck im Zwischenraum eine ernst zu nehmende Gefährdung für den Stahlbehälter darstellen.
Mit dem Übergang auf grössere Reaktorleistungen werden bei dieser Bauweise der Reaktorumschliessung die Stabilitätsprobleme noch grösser, weil die Wandstärke des inneren Stahlbehälters aus schweisstechnischen Gründen nicht beliebig gesteigert werden kann.
Zudem müssen auch noch äussere Gefährdungen wie Flugzeugabsturz, Druckwelle infolge Explosion etc. in die Sicherheitsüberlegungen einbezogen werden, was robuste Baukörper nötig macht.
Zweck der Erfindung ist es, die Nachteile der Bauweise der vorerwähnten Reaktorumschliessung zu vermeiden und eine Reaktorumschliessung zu schaffen, dessen Gehäuse allen möglichen Beanspruchungen standhalten kann und bei dem das Austreten schädlicher Strahlung durch Durchführungen in der Gehäusewand verhindert ist.
Dieser Zweck wird mit der eingangs erwähnten Reaktorumschliessung erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Mantel sich über einen Teil der Höhe der Wand erstreckt und im Bereich von Durchdringungen in der Wand mit dieser einen Ringraum bildet, welcher luftdicht abgeschlossen ist.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Reaktorumschliessung für einen Kernreaktor,
Fig. 2 ein Konstruktionsdetail der Verbindung zwischen der Gehäusewand und dem Mantel.
Die Fig. 1 zeigt eine Reaktorumschliessung eines Kernreaktors, dessen Gehäuse 1 eine zylindrische Wand 2 aus Spannbeton mit einer ebenfalls vorgespannten Betonkuppel 3 als oberen Abschluss aufweist. Den unteren Abschluss bildet je nach Baugrund eine massive oder eine als Hohlkörper ausgebildete Fundamentplatte 4 aus Stahlbeton. Die gesamte Innenseite des Gehäuses 1 ist mit einer verschweissten Stahldichtungshaut 5 ausgekleidet.
Im Inneren des Gehäuses 1 lassen sich zwei räumlich und lüftungstechnisch getrennte Zonen unterscheiden, nämlich die untere Zone 6, welche die nukleare Dampferzeugungsanlage enthält und die obere Zone 7 mit Bedienungsflur und Kranbahn.
Das Gehäuse 1 und insbesondere die Dichtungshaut 5 wird wirksam gegen bei Unfällen im Innern des Gehäuses auftretenden Geschosswirkungen aller Art geschützt, und zwar lurch die Kranwand 8 und die massiven Beton- oder Stahlabdeckungen 9 über den Apparateräumen und Anlageteilen.
Die Kammern 10 im Innern des Gehäuses sind für die grösstmöglichen Differenzdrücke ausgelegt, die sich je nach Lage der Bruchstelle bei einem Unfall in den verschiedenen Kammern einstellen können. Für den raschen Druckausgleich sind Klappen und Bruchmembranen (nicht dargestellt) vorgesehen. Den unteren Teil der zylindrischen Gehäusewand 2 umgebend ist ein zu dieser koaxialer, in der Fundamentplatte 4 eingespannter Metall 11 vorgesehen. Dieser erstreckt sich über einen Teil der Höhe der Wand 2 und bildet mit diesem im Bereich der Austrittsstellen von Leitungen oder dgl. aus der Wand 2 einen mit einer Dichtungshaut 13 ausgekleideten Ringraum 12.
Damit kann für sämtliche Durchdringungen, einschliesslich Schleusen, eine doppelte Reaktorumschliessung verwirklicht werden. Mit Hilfe dieser Konstruktion wird auch im Falle eines Unfalles ein Austritt von Strahlung durch die Durchtritts öffnungen der aus dem Inneren des Reaktors nach aussen führenden Leitungen und dgl. verhindert. Im Ringraum 12 wird durch Absaugen und Einpumpen in das Gehäuse 2 ständig ein Unterdruck aufrechterhalten.
Am oberen Ende des Mantels 11 ist eine zum Abschliessen des Ringraumes 12 bestimmte, sich gegen die Wand 2 erstreckende und mit dieser einen Ringspalt 19 bildende Abschlussplatte 14 vorgesehen (Fig. 2). Der Mantel 11 und die Abschlussplatte 14 können sowohl in Stahlbeton als auch in vorgespannter Bauart ausgeführt werden. Die den Ringraum 12 auskleidende Dichtungshaut 13 aus Metallblech oder Kunststoff weist in dem den Ringspalt 19 überbrückenden Bereich einen dehnungsfähigen Abschnitt 15 auf. Dieser Abschnitt dient zum Ausgleich der infolge der Wärmeausdehnung eintretenden unterschiedlichen Verschiebungen der Ringraumwände, und wird am ehesten aus Metallblech ausgebildet. Die übrigen Abschnitte der Dichtungshaut 13 können aus anderen Materialien ausgebildet sein.
Die Abschlussplatte 14 kann wie beschrieben sowohl stumpf, d.h. unter Bildung des Ringspaltes 19, als auch kraftschlüssig an die Wand 2 angeschlossen sein. Die Luftdichtheit des Ringraumes 12 wird in beiden Fällen durch die Dichtungshaut 13 auf dessen Innenseite gewährleistet.
Der Ringspalt 19 kann auf an sich bekannte Weise gegen Durchtritt von Wasser abgedichtet werden. Beispielsweise kann der Ringspalt 19 wie in Fig. 2 gezeigt, mit einem Dichtungsmaterial 17, z.B. Fugenkitt, ausgefüllt sein. In dieses Dichtungsmaterial 17 ist ein ringförmiges Gummielement 16 eingebettet, das an der Wand 2 und an der Stirnfläche der Abschlussplatte 14 anliegt. Auf der aussenliegenden Seite ist der derart ausgefüllte Ringspalt 19 von einer Abdeckung 18, z.B. aus Blech, überdeckt, welche einerseits an der Wand 2 und andererseits an der Abschlussplatte 14 befestigt ist.
Die vorstehend beschriebene Reaktorumhüllung bietet bezüglich sämtlichen Durchdringungen die Vorteile der doppelten Reaktorumschliessung bekannter Kernreaktoren.
Zudem handelt es sich um ein robustes, keinerlei Stabilitätsbeschränkungen unterworfenes Bauwerk. Da es gegen Geschosswirkungen von innen geschützt ist, kann der keinerlei Durchdringungen aufweisende Oberteil als absolut dicht betrachtet werden.
Im Vergleich mit den bekannten Reaktorumschliessungen können folgende Vorteile aufgeführt werden:
Weitgehende Widerstandsfähigkeit gegen innere Einwirkungen wie Druckbelastung bei Unfällen sowie äussere Einwirkungen wie Druckwellen, Flugzeugabsturz etc. Der durch die vorgespannte Betonbauweise bedingte, stets vorhandene allseitige Druckzustand in der Wand 2 und in der Kuppel 3 bietet beste Voraussetzungen gegen Schlag- und Stossbelastungen.
Wegen der ausschliesslichen Verwendung von Beton bestehen keine schweisstechnischen Beschränkungen. Es können höhere Innendrücke zugelassen werden, womit sich kleinere Bauwerke ergeben.
Im Ringraum können 20 bis 30 mal höhere Drücke zugelassen werden.
The present invention relates to a reactor enclosure for a nuclear reactor with a housing formed from a foundation plate, a cylindrical wall connected to it and a dome serving as an upper closure, and a casing surrounding the wall, coaxial to this, connected to the foundation plate.
The housing of a known reactor enclosure for a nuclear reactor has an inner steel container which is hermetically enclosed by an outer concrete housing with the formation of an intermediate space. This construction is therefore necessary in order to prevent any escape of radiation through the openings in the lines leading from the interior of the reactor to the outside even in the event of an accident. The inner steel container of the aforementioned nuclear reactor housing has such a low dent resistance that both negative pressure in the interior and overpressure in the intermediate space represent a serious hazard for the steel container.
With the transition to greater reactor capacities, the stability problems become even greater with this type of construction of the reactor enclosure, because the wall thickness of the inner steel container cannot be increased at will for reasons of welding technology.
In addition, external hazards such as an airplane crash, pressure wave as a result of an explosion, etc. must also be included in the safety considerations, which makes robust structures necessary.
The purpose of the invention is to avoid the disadvantages of the construction of the aforementioned reactor enclosure and to create a reactor enclosure whose housing can withstand all possible stresses and in which the escape of harmful radiation is prevented through feedthroughs in the housing wall.
This purpose is achieved according to the invention with the reactor enclosure mentioned at the beginning in that the jacket extends over part of the height of the wall and forms an annular space with the wall in the area of penetrations in the wall, which is hermetically sealed.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained below with reference to the drawing. It shows:
1 shows a vertical section through a reactor enclosure for a nuclear reactor,
Fig. 2 shows a construction detail of the connection between the housing wall and the jacket.
1 shows a reactor enclosure of a nuclear reactor, the housing 1 of which has a cylindrical wall 2 made of prestressed concrete with a likewise prestressed concrete dome 3 as an upper closure. Depending on the subsoil, the lower end is formed by a solid foundation plate 4 made of reinforced concrete or a hollow body. The entire inside of the housing 1 is lined with a welded steel sealing skin 5.
Inside the housing 1, two spatially and ventilation-technically separate zones can be distinguished, namely the lower zone 6, which contains the nuclear steam generation plant, and the upper zone 7 with the service floor and crane runway.
The housing 1 and in particular the sealing skin 5 is effectively protected against projectile effects of all kinds occurring in the event of accidents inside the housing, namely through the crane wall 8 and the solid concrete or steel covers 9 over the apparatus rooms and system parts.
The chambers 10 in the interior of the housing are designed for the greatest possible differential pressures that can occur in the various chambers in the event of an accident, depending on the location of the break point. Flaps and rupture membranes (not shown) are provided for rapid pressure equalization. Surrounding the lower part of the cylindrical housing wall 2 is a metal 11 that is coaxial with it and clamped in the foundation plate 4. This extends over part of the height of the wall 2 and forms with it in the area of the exit points of lines or the like from the wall 2 an annular space 12 lined with a sealing skin 13.
This means that a double reactor enclosure can be implemented for all penetrations, including locks. With the help of this construction, an escape of radiation through the passage openings of the lines and the like leading from the interior of the reactor to the outside is prevented even in the event of an accident. In the annular space 12, a negative pressure is constantly maintained by suction and pumping into the housing 2.
At the upper end of the jacket 11 there is provided an end plate 14 which is intended to close off the annular space 12, extends against the wall 2 and forms an annular gap 19 with it (FIG. 2). The jacket 11 and the end plate 14 can be made of reinforced concrete as well as of a prestressed type. The sealing skin 13 made of sheet metal or plastic lining the annular space 12 has an expandable section 15 in the area bridging the annular gap 19. This section serves to compensate for the different displacements of the annular space walls that occur as a result of thermal expansion, and is most likely made of sheet metal. The remaining sections of the sealing skin 13 can be formed from other materials.
As described, the end plate 14 can be either butt, i. be connected to the wall 2 with the formation of the annular gap 19 as well as non-positively. The airtightness of the annular space 12 is ensured in both cases by the sealing skin 13 on its inside.
The annular gap 19 can be sealed against the passage of water in a manner known per se. For example, as shown in Fig. 2, the annular gap 19 can be covered with a sealing material 17, e.g. Grout, be filled. An annular rubber element 16 is embedded in this sealing material 17, which element rests against the wall 2 and against the end face of the end plate 14. On the outer side, the annular gap 19 filled in this way is covered by a cover 18, e.g. made of sheet metal, which is attached on the one hand to the wall 2 and on the other hand to the end plate 14.
With regard to all penetrations, the reactor envelope described above offers the advantages of the double reactor enclosure of known nuclear reactors.
In addition, it is a robust structure that is not subject to any stability restrictions. Since it is protected against projectile effects from the inside, the upper part, which has no penetrations whatsoever, can be regarded as absolutely tight.
In comparison with the known reactor enclosures, the following advantages can be listed:
Extensive resistance to internal influences such as pressure loads in the event of accidents as well as external influences such as pressure waves, plane crashes, etc. The constant pressure on all sides in wall 2 and in dome 3 due to the pre-stressed concrete construction provides the best conditions against impact and shock loads.
Due to the exclusive use of concrete, there are no welding restrictions. Higher internal pressures can be permitted, which results in smaller structures.
Pressures 20 to 30 times higher can be permitted in the annular space.