DE1434858A1 - Betondruckbehaelter,insbesondere fuer Kernreaktoranlagen,und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Betondruckbehaelter,insbesondere fuer Kernreaktoranlagen,und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Abs.: Patentanwalt KpMag. SCHUBERT, 5» Siegen (Westf.), Postfadi32S
Oii· 14
64 024 Ke/schö
Dr ^v-
Telefon 122802
Telegramm-Adr.: Patschub, Siegen
Köln 106931, Eisen 20362
3. Februar 1964
UNITED KISGDOM ATOMIC EMBHGY AUTHORITY, Patents Branch,
11-12, Charles II Street, LONDON, SW 1, England
Pur diese Anmeldung wird die Priorität aus der britisohen Patentanmeldung
Hr. 5646/63 vom 12. Februar 1963 beansprucht·
Betondruokbehälter, insbesondere
für Kernreaktoranlagen, und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung beiieht sioh auf vorgespannte baw. vorbeanspruchte Betondruokbehälter. insbesondere auf Behälter dieser
Art für Verwendung bei Kernreaktoranlagen. Unter dem Auedruck "vorgespannter.Betondruokbehälter" soll ein Betonbehälter
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— ρ —
verstanden werden, welcher duroh flexible Kabel ganz oder
teilweise umspannt oder umgeben ist, die unter Zugspannung gebracht werden, um dadurch dem Gesamtaufbau Druckbean&pruohungen
zu übermitteln und dadurch Zugbeanspruchungen, die durch Gas- oder Flüssigkeitsdruck in dem Behälter entstehen, ganz
oder teilweise aufzuheben. Die Kabel können vorgespannt werden, bevor der Behälter einem Innendruck ausgesetzt wird, und
können nach dem Unterdruoksetzen weitergespannt oder an den
Aufbau gebunden /bonded to the structure/ bzw. fest mit diesem verbunden werden.
Leistungserzeugende bzw. Leistungs-Kernrealrborkerne werden
normalerweise so in Druckbehältern untergebracht, daß Kühlgas unter Druck gesetzt werden kann, um den Thermalwirkungsgrad
der Anlage zu verbessern. Ss Bind bereite Reaktoren mit maschinell hergestellten /fabricated/ Stahldruckbehältern vergehen
wordenj welohe wegen ihrer verhältnismäßig großen Abmee-jsungen
eine große Wanddicke von der Größenordnung von 2 bis 4
Zoll (ca. 51 bis 102 mm) haben müssen. Derartige Druokbehälter
sind sohwierig herzustellen und daher kostspielig, und mit
dem Aufkommen von gaagekühlten Kernreaktoren, welohe für den Betrieb bei verstärkter Leistung und bei verstärktem Druck
konstruiert wurden, sind vorgespannte Betondruckbelaälter entwickelt
worden. Beispiele für solohe Druckbehälter sind in der gleichfalls anhängigen Anmeldung^ 9817 V/37f (Anwaltsakte
63,187) des^lelohen Anmelderin und außerdem in der britischen
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_ 3 —
Patentschrift 861 513 "beschrieben. Druokbehältergehäuse werden
durchbohrt, um einen Zugang für Brennstoffelement- und Steuerstabkanäle im Reaktorkern für das Be- und Entladen von Brennstoffelementen
und das Ersetzen von Steuerstäben zu ermöglichen, und wegen der relativ dicht benachbarten Anordnung
/close pitching/ der Brennstoffelementkanäle ist es allgemein
üblich, einen einzigen Zugang zur Bedienung einer Gruppe von Kanälen vorzusehen. Bei einer solchen Anordnung müssen jedoch
die Brennstoffelemente von einer vertikalen Schicht /lift/ zu einer nioht-vertikalen Schicht über Besohickungsrinnen
manipuliert werden, welcher Vorgang zwar beim Ein- und Ausladen von einzelnen Elementen einigermaßen gut ausführbar ist
-aber beim Ein- und Ausladen von Brennelementketten beträchtliche
Schwierigkeiten bidtdt· Demzufolge werden heutzutage lieber
einzelne Zugangsöffnungen im Druckbehälter für jeden Kanal vorgesehen. Bei manchen Konstruktionen für Betondruckbehälter,
welche eine Beschickungs-platte oder -bühne /charge panel/ haben, die von mehreren Besohiokungsrohren durchsetzt
ist, iet es vorzuziehen, die Vorspannkabel gitterartig anzuordnen,
wobei die Besohiokungsrohre das Gitter zwischen parallelen
Kabeln durchdringen. Wenn der erforderliche Grad der Vorspannung
Stapel von Kabeln in Form von Gittern erfordert und der Gitterabstand der Brennstoffelementkanäle und Besohickungsrohre
relativ klein ist, wird bei manchen Kabelanordnungen das Güen von Beton, um dit Leerräume in den Kabeln und Beeohiokangarohren
und um diese herum auszufüllen, schwierig,
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und es ist praktisch nicht ausführbar, ein ■Verfestigungswerkzeug
dazwischen einzuführen. Das Problem wird weiter durch das Vorsehen von Kühlmitteln, wie beispielsweise Wasserrohren,
in
für den Beton/der Nähe der Beschickungsrohre, wie in der gleiohsfalls anhängigen Patentanmeldung IJ 10 560 VIIIo/21g· beschrieben ist, erschwert.
für den Beton/der Nähe der Beschickungsrohre, wie in der gleiohsfalls anhängigen Patentanmeldung IJ 10 560 VIIIo/21g· beschrieben ist, erschwert.
Zweck der Erfindung ist, den Bau von vorgespannten Betondruckbehältern
zu erleichtern.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbau eines Abschnitts
eines vorgespannten Betondruckbehälters, welcher Abschnitt
von ZugangBöffnungen durchsetzt ist, die in Gitteranordnung vorgesehen sind, wird eine Betonschicht /lift of
concrete/ mit einer Gruppe von Stapeln von im Abstand voneinander angeordneten Kabeln zwischen benachbarten Reihen von
Öffnungen ausgelegt, gefolgt von einer zweiten Betonschicht mit einer zweiten Gruppe von Stapeln von mit Abstand vorgesehenen
Kabeln zwischen benachbarten Öffnungen, wobei die Stapel dieser zweiten Gruppe relativ zu den Stapeln der ersten Gruppe
winkelig verschoben sind.
Mit dem Ausdruck "Betonschicht" iet eine Betonlage gemeint,
welche sich verfestigen baw. abbinden kann, bevor die näohete (obere) Sohioht aufgebracht wird.
Während jede Betonschicht ausgelegt wird, kann der Beton
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über bzw. durch, die Leerräume zwisohen benachbarten Reihen
von öffnungen, die relativ zu den Kabeln der Schicht winkelig verschoben sind, zugeliefert werdön, wobei dadurch, daß Kabel
benachbart einigen Teilen des Umfangs fehlen, ein Zugangsweg für Verfestiguhgswerkzauge ermöglicht wird, die bei der Bildung
der entsprechenden Sohioht erforderlich sind.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein vorgespannter Betondruckbehälter, von dem ein Abschnitt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
Die Herstellung der JLbsohnitte v.on Betondruokbehältern
gemäß der Erfindung wird nunmehr anhand der die Erfindung beispielsweise wiedergebenden Zeiohnung näher erläutert, und zwar
zeigtt
Pig. 1 ·1η· TeilBeitenaneioht einer Aueführungaform einet
Betondruokbehältera gemäß der Erfindung im Schnitt
Pig. 2 einen teilweisen Grundriß entlang der Linie II-II
von Pig. 1 im Schnitt, während
^ig. 3 eine Aneicht ähnlich derjenigen von Pig. 1 ist,
welche eine zweite AuefUhrungsform des erfindungsgemäSen Betondruofcbehälters veranschaulicht.
Der Abschnitt eine» Betondruokbehältere, welcher in den
Jign. 1 und 2 gezeigt iet (wobei der Betondruokbehälter zur
Aufnahme dee Kern· — der nioht gezeigt iet — eine» gaegektüil-'
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ten Kernreaktors dient) ist halbkugelförmig und hat Zugangsöffnungen 1, die Stahlauskleidungen 2 aufweisen, welche sioh
durch den Beton vom Inneren des Behälters zu der Ladebühne (nicht gezeigt) hin erstrecken. Die Öffnungen 1 sind geometrisch in einem Quadratgitter mit 12,8 Zoll Gitterteilung (300
mm) /on a 12,8 inoh square lattice pitoh/ ausgerichtet, um
mit den Achsen der Brennelementkanäle des Kernreaktorkerns zusammenzufallen. Der ganze Behälter hat eine Stalilauskleidung 3, welche eine Wärmeisolierung 4 aufweist, die von Stahlplatten 5 gehalten wird. Die Auekleidung 3 hat Kühlrippen 6,
von denen jede zwei Wasser führungsrohr θ 7 für die Wärmeableitung tragen. Der Beton für den genannten Abschnitt wird
auf die Stahlauskleidung 3 in drei "Betonschichten1) 8, 9 und
To aufgebracht, wobei die Sohiohten 9 und 1ο jeweils einen j
Satz von larällelgruppen von V<H?»paymung »kabeln 11, 12 auf
weisen, die in I^itunge» 13, 14 untergebracht sind, welch· \
. j - ■
sioh zwischen Reihen von ö£inun^a,ttfjpl ei düngen 2 befinden.
Jede Gruppe besteht aus sieben Kabeln und die Kabel 12 eind
senkreoht zu den Kabeln 11 ,verlegt. Bin Wasserführungearohr
ist umgebogen, um so die Dicke oder Sohiohtstärke des Betons
viermal in der Naohbareohaft der Öffnungen 1 zu queren, wodurch
eine Kühlung für den Beton erreicht wird. Während des Aufbaue
werden die Auskleidungen 2 aus zwei Rohren 2a, 2b hergestellt, wobei das Rohr 2ä vor dem Aufbringe» der Sohiohten 8 und 9
aus Beton an die Auskleidung 3 und (Sie Platten 5 angeschweißt
wird» ITaoh dem Aufbau der Betonsoh4«ht 8 werden die Kabelleitungen 13 eingebracht, und die Betaaeohioht 9 wird auf§ebracht.
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Zugang «um Einbringen von Beton und Einführen eines 2 1/2-Zoll
(60 mm)-Vibrators zum Verfestigen des Betons um die Leitungen
herum wird duroh die mit "V11 bezeichneten leerräume (Fig.. 2)
zwischen benachbarten Reihen von Auskleidungen und senkrecht zu den leitungen 13 geschaffen. Nachdem die Schicht 9 fertiggestellt ist, werden die Rohre 2b der Auskleidungen 2 an den
Rohren 2a befestigt und die Leitungen 14 in eine solche Stellung gebracht» daß sie senkrecht zu den Leitungen 13 verlaufen, und die Betonschicht 10 wird duroh die mit "W" bezeioh-
bei :
neten Leerräume hinduroh in ähnlioher Weise wie/der Sohioht 9 t
aufgebracht oder aufgebaut.
Der Außendurohmeseer der Auskleidungen 2 beträgt 9 1/4
Zoll (25o mm), eo daß bei einem Quadratgitter von 12,8 Zoll (3oo ma) gerade genügend Raum zwischen den Auskleidungen vorhanden lit, um die Leitungen aufzunehmen, welche 3 1/2 Zoll
(8o am) Außendurohmesser ,haben. Die Leitungen sind in senkrechten Abständen von 6 Zoll (16ο mm) voneinander angeordnet
und erstrecken sich durch eine Betontiefe von 7 Fuß (ca. 2,3o
m), Waran die Leitungen in herkömmliohtr Weise in Form von gestapelten Gittern ausgelegt} eo würde das Hindernis, welches
duroh dia Leitungen und Kühlrohre 14 gebildet wird, das Ein-.
bringen von Beton und Vibrator unmöglich machen, wenn nicht die Gittertellung auf ungeftifar \8 Zoll (46ο mm) erhöht würde
(unter Aar Annahme, daß ein 2 1/2 Zoll (8o mm)-Vibrator verwendet Wird), was natürlich kernphysikalisohe Probleme zusätzlich zur Schaffung eines Kerne und Druokbehälters von unannehmbarem Ausmaß mit sich bringen würde.
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Bei der Ausführungeform nach Fig. 3 ist ein ebener Abschnitt eines Betondruckbehälters dargestellt, welcher beispielsweise
zylindrisch mit vertikaler Achse sein kann und ein flaches oberes Endstück aufweisen kann, das diesen Abschnitt
einschließt. Der Beton ist in vier Schichten 16, 17f 18, 19 aufgebaut. Die Schichten 16 und 19 weisen Gruppen von
zwei Leitungen 20 auf, die Kabel 21 zwischen Öffnungsauskleidungen
2 aufnehmen, und die Schichten 17, 18 weisen Gruppen von sechs Leitungen 22 auf, die Kabel 23 aufnehmen. Der Beton
wird in ähnlicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsb'eispiel aufgebracht, aber nach dem Aufbau deö Behälters und Vorspannen
der Kabel werden die Kabel 21 an die Leitungen 20 durch Einführen von Beton abgebunden. Die abgebundenen gespannten
Kabel und Leitungen liefern zusätzlich eine Verstärkung für den Beton, um die Möglichkeit der Bildung von winzigen Rissen
unter der Beanspruchung auf ein Minimum herabzusetzen.
Als Alternative zum Binden der Vorspannungskabel kann eine herkömmliche Stahlverstärkung verwendet werden, um die
Bildung von Rissen im Beton hintanzuhalten.
Im Erfindungsbereich liegen auch Ausführungsformen,
bei denen die Zugangsöffnungen in einer dreieckigen Gitterteilung
angeordnet sind, und bei denen die Gruppen der Kabel in zwei oder mehr Betonschichten eingeschlossen sind, wobei
dann die Gruppen von parallelen Kabeln einer Schicht relativ zur Richtung der Kabel der darauffolgenden Schicht um einen
Winkel versetzt sind, welcher kleiner als 90° ist.
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■ im
Die Erfindung "betrifft auch/ Abänderungen der/beiliegenden
Patentanspruch. 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht
sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Heschreibung
und Zeichnung offenbart sind.
Patentansprüche
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Claims (1)
- Terfahren 2sur Herstellung eines aieilstüaks* einee^¥orgespannten Betöndruokbehältera, welches von ,gitterf'drmig an?*, geordneten Zugangsöffnungen durchsetzt ist, dadurch gtikennfz? zeichnet* daß eine Betonsohioht (8^ mit einem Satz von Gruppen von Abstand voneinander aufweisenden Kabeln (11,12) sswii- Lsahen benachbarten Reihen von Öffnungen (1) aufgebaut wird, wc rauf eine zweite Betonschicht (9) mit einem zweiten Satz von Gruppen, von mit Abstand voneinander vorgeselmen Kabeln ^WLSchen ben-'iohbarten Reihen von öffnxngen aufgebracht wird, und dad die Gruppe des zweiten Satzes relat Lv zu dv η Gruppen des eraten oatzes winkelig versetzt sind. ·809809/0554BADPATENTANWALTDIPL-ING. ERICH SCHUBERTAIM« t(It Dipping. SCHUIOT, 9» Si*gM (WmH.), FottfadiSB OranlMttrafi· M6* 024- Ke/aohöT.lefoni 2XM T«l*gramm-Adr.i fatedwb, »wiKoIb 100», Emm M3<2 Ca>■ankkontMt -P*1bwrttdM I«*AG.# OOFlllalM SlMjMi «.ΟΙμιΙκμμμ (»WJ CTI3* Februar 1964Fat ent ansprüohe1. Verfahren zur Herstellung eines Abschnitts einej vorgespannten Betondruokbehälters, welcher AbsohnijKrvon Zugangsöffnungen durchsetzt ist, die in eine^Gitteranordnung vorgesehen sind, dadurch gtkennzeichne>faaß eine Schicht von Beton mit einer Gruppe von Sta££ln von. beabstandeten Kabeln zwischen benachbarten Reihen von Öffnungen gelegt wird, gefolgt von einer zwe>fen Betonschicht mit einer zweiten Gruppe von Stapeln >era"bstandeter Kabel zwischen benachbarten Reihen von öffnungen, wobei die Stapel der ewelten Gruppe relativ zuStapeln der ersten Gruppe winkelig vereettt sind.2. Vorgespannter Betondruokbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt des Druckbehälter naoh dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.5. Vorgespannter Betondruckbehälter naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsöffnungen in dem AI)-809809/0554Qfttf»'-» ir —schnitt geometrisch in einer quadratischen Gitterteilung angeordnet sind.4. Vorgespannter Betondrucktehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugangsöffnungen in dem Abschnitt geometrisch in einer Dreiecks-Gitterteilung angeordnet sind.BAD809809/0554
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