DE1542420B2 - Druckgefaess, insbesondere fuer kernreaktoren - Google Patents

Description

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vorgesehen zu sein. Die Druckgefäßwand ist lediglich tungen, angedeutet. Zusätzlich kann ein Ventilator

über Stützkörper mit Entlastungs- bzw. Bewehrungs- 12 vorgesehen sein, der die Armierung 3 und 7 des

elementen wie z. B. Drähten, Kabeln, Bändern ver- innerhalb einer Betonabschirmung 13 sitzenden

bunden, die das Druckgefäß konzentrisch und paral- Druckkessels 1 auf einer regulierbaren niedrigeren

IeI zur Gefäßlängsachse umgeben. Die letzteren Be- 5 Temperatur hält. Selbstverständlich können dazu

wehrungselemente, die also die axialen Druckkräfte auch noch andere Kühlungsmethoden Anwendung

aufnehmen, werden zweckmäßig in einer Stahlhaube finden.

oder auch an einer Trägerkonstruktion verankert, die Die F i g. 2 zeigt zum besseren Verständnis dieser wiederum auf den eigentlichen Druckbehälter abge- Konstruktion ein Diagramm, bei dem auf der Abstützt ist. ίο szisse die Betriebstemperaturen des Druckgefäßes T Weitere Einzelheiten sind aus der nachfolgenden und auf der Koordinate der Innendruck dieses Gefä-Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der vorlie- ßes bzw. die Kraft F der Bewehrungselemente 3 und 7 genden Erfindung sowie den F i g. 1 und 2 zu entneh- aufgetragen sind. Für dieses Beispiel wurde an men. einen wassergekühlten Kernreaktor gedacht, der F i g. 1 zeigt in schematischer Weise einen Quer- 15 Wassertemperaturen von etwa 300° C erlaubt. Die schnitt durch ein derartig armiertes Reaktordruckge- Abhängigkeit des Innendruckes von der Temperatur faß. Die Schale des eigentlichen Druckgefäßes ist mit ist dabei durch die gestrichelte Linie oder Kurve dar-1 bezeichnet und besteht aus Stahl von einigen Zenti- gestellt. Die gerade ausgezogene Linie dagegen stellt meiern Wandstärke. Es kann an der Baustelle aus die Bewehrungskraft durch die Elemente 3 und 7 einzelnen Rohrschüssen zusammengeschweißt wer- 20 dar, entstanden aus der Vorspannung der (kalten) den. Mit 2 ist ein Zu- oder Abströmrohr für das Bewehrung (3,7) durch das auf Prozeßtemperatur Kühlmedium des Reaktors angedeutet. Es kann befindliche und sich mit dieser ausdehnende Druckselbstverständlich auch an einer beliebigen anderen gefäß 1. Wesentlich ist, daß die Bewehrung im kal-Stelle angeordnet sein, je nach dem Charakter des im ten (drucklosen) Zustand lose ist, also keine Stütz-Inneren dieses Druckgefäßes befindlichen Reaktor- 25 kräfte auf das Druckgefäß ausübt. Erst von einer bekernes. Dieser Reaktor kann z. B. wassergekühlt sein, stimmten Temperatur desselben an hat sich dieses so es kann sich aber auch um einen gasgekühlten Reak- weit ausgedehnt, daß die Bewehrung beansprucht tor handeln, wobei selbstverständlich thermische als wird. Es ist daraus zu ersehen, daß erstens unterhalb auch schnelle Reaktoren in Frage kommen. Wie be- von etwa 100° C keine Spannung in den Bewehreits erwähnt, ist eine Axialbewehrung 3 und eine 30 rungselementen 3 und 7 nötig ist, da dort noch kein Radialbewehrung 7 vorgesehen. Erstere besteht aus wesentlcher Innendruck auftritt. Zweitens ist daraus Bändern oder Kabeln, die, wie dargestellt, parallel zu zu entnehmen, daß die Bewehrungskräfte stets über den Mantellinien des Druckgefäßes 1 verlaufen und den benötigten, durch den Innendruck bestimmten in einem haubenförmigen Deckel 4 verankert sind. Kräften liegen.

Dieser Deckel 4 selbst ist wiederum über die Stütz- 35 Dieses Diagramm gilt für einen Innenkessel 1, der

elemente 5, die der Übersichtlichkeit halber nur ganz viel steifer ist als die Bewehrung 3 und 7. Auch wenn

schematisch angedeutet sind und den später be- der Kessel 1 in axialer Richtung etwas nachgibt, so

schriebenen entsprechen, gegenüber dem oberen Teil wird die Axialkraft zwar etwas konvex, d, h. weicht

des Reaktordruckgefäßes 1 abgestützt. Auf der unte- also etwas von der geraden Linie ab, kann aber nie

ren Seite des Reaktorgefäßes 1 sind diese Beweh- 40 die gestrichelte Linie erreichen.

rungselemente 3 gegenüber der Behälterwandung Für den Fall, daß der Innenkessel 1 ohne zusätzdurch vorzugsweise keramische Stützelemente 6 ge- liehe Bewehrung allein einen Innendruck von 10 at genüber der Kesselwandung abgestützt. standhalten würde, so könnte der Nullpunkt der Be-Diese Elemente können z. B. aus Keramikklötzen wehrungskräfte etwa bei einer Arbeitstemperatur von bestehen, die zusätzlich mit Kühleinrichtungen verse- 45 170° C liegen. Bis zur Endtemperatur von 300° C hen sind. Selbstverständlich können diese Teile auch wäre dann nur mehr eine Temperaturdifferenz von aus hochwertigem Beton gefertigt sein. Die axialen 130⁰C und, nicht wie dargestellt, von 200° C zu Kräfte werden aufgefangen durch die Bewehrungs- überbrücken. Dies bedeutet, daß die Streckgrenze teile 7, die der gleichen Natur sein können wie die des Bewehrungsmaterials im Verhältnis 130:200 Elemente 3. Sie sind gegenüber der Kesselwandung 50 niedriger liegen könnte. In einem solchen Fall könnte durch die Stützelemente 8 und 9 abgestützt. Diese also für die Bewehrung unter Umständen ein Matekönnen ebenfalls aus Keramik bestehen wie die rial geringerer Festigkeit und dafür besserer Strah-Teile9 und mit Öffnungen zum Durchtritt eines lungsresistenz verwendet werden. Man könnte aus Kühlmittels 10 versehen sein. Sie können jedoch diesem Grunde auch die Stützkörper 8,9 und 5 kürauch aus Stahlstützen 8 bestehen, die zur Behinde- 55 zer machen, da die Länge derselben nicht nur durch rung des Wärmeabflusses mit Einschnürungen verse- die Temperaturhaltung der Bewehrungselemente sonhen sind. Selbstverständlich können diese Stahlstüt- dem auch durch die Abschirmwirkung des dazwizen zusätzlich auch noch keramische Zwischenstücke schenliegenden Raumes, der zweckmäßigerweise noch zur weiteren Unterbindung des Wärmeflusses enthal- mit Abschirmstoffen ausgefüllt ist, bedingt ist. ten. Auch können sie noch weitere Einrichtungen wie 60 Abschließend sei darauf hingewiesen, daß der hauz. B. zur Kühlung besitzen, denn es ist eine Grund- benförmige Verankerungsbauteil 4 ebenso wie die Voraussetzung der vorliegenden Erfindung, daß die Deckelpartie des Druckgefäßes 1 auch noch mit eigentlichen druckaufnehmenden Elemente 7 und 3 Durchbrechungen für die Regelstäbe, Kühlkanäle auf einer wesentlich niedrigeren Temperatur und da- usw. des im Inneren des Behälters befindlichen mit höheren Festigkeit gehalten werden als die Kes- 65 Reaktorkernes versehen sein können. In entsprechenselwandung 1. der Weise sind natürlich dann auch die Abstützkör-Wie bereits erwähnt, sind mit 10 und 11 Kühlka- per 5 zwischen dem Bauteil 2 und dem Deckel des näle und Bohrungen, z.B. wasserführende Kühllei- Druckgefäßes 1 verteilt. Gerade im Hinblick auf

diese bei manchen Reaktortypen erforderlichen Notwendigkeiten kann es zweckmäßig sein, an Stelle des haubenförmigen Körpers 4 ein Gerüst aus Stahlträgern vorzusehen, wie es in einer nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung vorgeschlagen worden ist. Zusätzlich zu diesen genannten Einrichtungen wird es zweckmäßig sein, an den Abstützkörpern und den Bewehrungseinrichtungen Temperaturfühler anzubringen, damit die Kühlluft- bzw. Kühlwasserströmung entsprechend eingestellt werden kann, um die Temperatur in diesen Bauteilen stets auf dem notwendigen Mindestniveau zu halten. Da diese Einrichtungen jedoch konventioneller Natur sind, wurde auf eine nähere Erläuterung derselben verzichtet. ?

Auch beschränkt sich die vorliegende Erfindung nicht auf das genannte Beispiel, es sind vielmehr noch andere konstruktive Lösungen denkbar, die von den Prinzipien dieser Erfindung Gebrauch machen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 diese verbindenden Zugankern auf den zylindrischen Patentansprüche: Kesselteil aufgepreßt. Die zur Verstärkung vorgese henen Bandagen und Joche stehen aber in innigem

1. Druckgefäß, insbesondere für Kernreaktoren Wärmekontakt mit dem Kessel. Sie werden also in oder andere Anlagen mit erhöhten Temperatu- 5 ihrer Festigkeit von dessen hoher Betriebstemperaren, dessen Druckfestigkeit durch Abstützung auf tür nächteilig beeinflußt.

Verstärkungs- und Entlastungselemente, die teil- Nach der USA.-Patentschrift 1 940 277 und der

weise mit Zugankern gegenseitig in ihrer Lage ge- deutschen Patentschrift 517 917 hat man ein inneres

haltert sind, erhöht ist, dadurch gekenn- Druckgefäß mit Abstand in ein größeres, auf niedri-

zeichnet, daß in an sich bekannter Weise io gerer Temperatur gehaltenes Gefäß aus Stahl oder

über die gesamte Oberfläche des Druckgefäßes Beton eingebaut und den Zwischenraum mit schlecht

mit gegenseitigem Abstand gleichmäßig verteilte wärmeleitenden druckübertragenden Medien gefüllt.

Stützkörper (5,6,8,9) angeordnet sind, daß die Zur Druckübertragung sind unter anderem im mit

Stützkörper (5, 6, 8, 9) in ebenfalls an sich be- Isoliermaterial gefüllten Zwischenraum Profilringe

kannter Weise in beiden Koordinatenrichtungen 15 vorgesehen, die über die gesamte äußere Oberfläche

angeordnet sind und daß die Stützkörper (5, 6, des Druckgefäßes mit gegenseitigem Abstand gleich-

8, 9) für die axiale und radiale Entlastung des mäßig verteilt sind. Ferner besitzt das aus der fran-

Druckgefäßes auf ihren freien Stirnseiten mit par- zösischen Patentschrift 1185 396 bekannte Hoch-

allel und konzentrisch zur Gefäßlängsachse ver- druckrohr außen aufliegende Verstärkungen in zwei

laufenden Stahldrähten, Kabeln oder Bändern 20 Koordinatenrichtungen, nämlich in Längs- und Um-

(4, 3, 7) verbunden sind. fangsrichtung. Abgesehen von den technischen

2. Druckgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- Schwierigkeiten beim Aufbau solcher Verstärkungen kennzeichnet, daß die Stahldrähte, Kabel, Bänder sind die bekannten Druckgefäße mit dem schwerwie-(4,3,7) so dimensioniert sind, daß sie infolge der genden Nachteil der völligen Unzugänglichkeit bethermischen Ausdehnung des Gefäßmantels (1) 25 haftet, so daß praktisch keine Inspektionen durcherst ab einer bestimmten Temperatur desselben führbar sind. Dies gilt auch für die aus der deutschen zum Tragen kommen. Gebrauchsmusterschrift 1 867 029 bekannten doppel-

3. Druckgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- wandigen Druckgefäße, deren Zwischenraum mit kennzeichnet, daß für die Axialdruckentlastung einem breiigen oder körnigen Medium gefüllt ist.
parallel zu den Mantellinien des Gefäßmantels 30 Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung (1) umlaufende Stahldrähte, Kabel oder Bänder die Aufgabe zugrunde, eine Druckgefäßkonstruktion (3) vorgesehen und an einer sich auf den Druck- zu finden, die mit einem erträglichen technischen gefäßdeckel abstützende Konstruktion, z. B. einer Aufwand, vor allen Dingen auch mit Hilfe von vergewölbten Stahlhaube (4) verankert sind. hältnismäßig einfachen und konventionellen Verfah-

4. Druckgefäß nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 ren an der Baustelle selbst erstellt werden kann. Da kennzeichnet, daß die Stützkörper (5, 6, 8, 9) mit bei derartig großen Druckgefäßen, insbesondere Keramikeinsätzen sowie Kühleinrichtungen (10, dann, wenn sie für Reaktorzwecke eingesetzt sind, 11), die an sich konventioneller Art sein können, auf die Betriebssicherheit allergrößter Wert gelegt versehen sind. werden muß, ist einfachen und unkomplizierten Fer-

5. Druckgefäß nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 tigungsverfahren der unbedingte Vorzug zu geben, kennzeichnet, daß Einrichtungen zur Einregulie- wobei auch darauf geachtet werden muß, daß im rung der Temperatur der Entlastungselemente eigentlichen Druckgefäß keine ungleichmäßig verteilvorgesehen sind. ten inneren Spannungen während des Betriebes auftreten können.

45 Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten

Druckgefäß dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in an sich bekanner Weise über die gesamte äußere

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckgefäß, Oberfläche des Druckgefäßes mit gegenseitigem Ab-

insbesondere für Kernreaktoren oder andere Anlagen stand gleichmäßig verteilte Stützkörper angeordnet

mit erhöhten Temperaturen, dessen Druckfestigkeit 50 sind, daß die Stützkörper in ebenfalls an sich be-

dürch Abstützung auf Verstärkungs- und Entla- kannter Weise in beiden Koordinatenrichtungen an-

stungselemente, die teilweise mit Zugankern gegen- geordnet sind, und daß die Stützkörper für die axiale

seitig in ihrer Lage gehaltert sind, erhöht ist. Derar- und radiale Entlastung des Druckgefäßes auf ihren

tige Druckgefäße bestehen aus hochfesten Stählen, freien Stirnseiten mit parallel und konzentrisch zur

ihre Wandstärke richtet sich nach Betriebsdruck und 55 Gefäßlängsachse verlaufenden Stahldrähten, Kabeln

Temperatur sowie nach der Größe des betreffenden oder Bändern verbunden sind.

Gefäßes. Von wesentlicher Bedeutung ist für die Erfindung,

Mit steigender Größe solcher Gefäße wird es je- daß die die Druckkräfte aufnehmenden Entlastungs-

doch immer schwieriger, die gewünschten Festig- elemente, also die Stahldrähte, Kabel oder Bänder,

keitswerte allein durch entsprechende Dimensionie- 60 auf niedrigerer Temperatur liegen als die Druckge-

rung der Gefäßwandung zu erzielen. Daher sind be- fäßwandung selbst, so daß sie durch Temperaturein-

reits Stahl-Druckgefäße angegeben worden, die mit wirkung keine oder nur ein ganz mäßige Beeinträch-

Draht- und Bandumwicklung um das eigentliche tigung ihrer Festigkeit und auch keine nennenswerte

Druckgefäß herum verstärkt sind — s. deutsche Pa- Wärmedehnung erfahren. Die Entlastungselemente

tentschrift 838 597 und britische Patentschrift 65 bieten daher gegenüber den auf Betriebstemperatur

099. Nach der deutschen Patentschrift sind auch befindlichen Bauelementen auch ein wesentlich er-

bereits die beiden ebenen Deckel von Hochdruckge- höhtes Maß von Sicherheit,

fäßen mit Hilfe von aufgesetzten Jochstücken und Bei der Erfindung braucht also kein Betonmantel