DE1639394C2 - Atomkernreaktor mit einem vorgespannten metallischen Druckbehälter - Google Patents

Description

Ssfeäss

Abschirmung ausreichend bemessen sind aus Beton, und zwar

in den Stoßfugen aufweist. Ion Das bereitet um so größere bcnwiengKeiten

2 Atomkernreaktor nach Anspruch 1 dadurch 490. Da > _{dicker d} Betonwandungen

kennzeichnet, daß die vorgefertigten Gußasen- be>m vo P . _werden daher solche Spann-(3 4 5) an den Sloßstellen (6) form- s:'ⁿ^f^e _ktinen mehrschahg ausgeführt mit

Afha« der ^ran

2 Atomk

^kennzeichnet, daß die vorgefertigten G deme Ue (3, 4 5) an den Sloßstellen (6) formsSSg in'ein'anderfassende Verbundausbildun-

⁽⁸lt nach Anspruch ,dadurch Sjf J--

_en mehrschahg aug _Schal_e zur Aufnjha« der

me von Vorspannzugmitteln (11) aufweisen. «Jn^U M^36J _ ^ ^ _{d stat h}

4 Atomkernreaktor nach den Ansprüchen 1 3° s^a .sehe a _s»_annungszustandes derartiger dick- und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusatz hch ß^ere _dfⁿ _e^_r ^g _rag_Wer ^P _ke aus Beton erhebliche Probleme^

Anspruch 4. dadurch 3_S

„ach Anspruch 5,dad»_S Bnerpeerzeug.ng »erden

Vorspannung als Schrumpfspannung von einer oder mehreren längs des Umfanges vertaten

SÄ'S

schaffen _D^_ckbehälter und Abschirmung _temperaturunempfindhchen Em-

der

stoffes aufweist.

A, ·

⁵° g _IÖ5, di« Aufgabe durch die im

Die Erfindung bezieht sich ^f einen Atomkernreaktor mit einem metallischen Druckbehälter zur Aufnahme des Reaktorkerns, der aus vorgefertigten Elcmenten zusammengespannt ist. Dcraruge Atomkernreaktoren sind bekannt (vgl. franzosisrfie Patentschrift 14 35 453). Bei der bekannten Ausfuhrungsform ist der metallische Druckbehälter aus

lidih Wandelementcn, in Schweißkonstruk-S^_{r d}i_e glichen Öffnungen, die je nach der Art des Atomkernreaktors beispielsweise fur die Zuführung und die Abführung von Druckwasser und die Einführung der Brennstoffelemente bzw. fur die Em-Ehrung von Regelstäben erforderlich sind. Unter >> Wanddicke für die A^™^^"^ bemessen, .« «t '"^^ "findig in der ~^_{ehalterwandung} erfolgt, aus welchem Grunde ^D™^c™^en _{d mäBe}° Druckbehälter als Abschir-

ώ ^_n™_kb ^g _e§_älter bezeichnet werden. Die Vormungsar _{ählt daß} die Gußeisenclemente spannung β _Biegezugbean_Sp.uchungen bei ^⁰^ ^_{r beldebsmä}ßigen Drücke oder auch im Au nalime oe _aufzunehmen haben. Dabei

insbesondere bezüglich Auslegung, Anordnung und zeitig nutzt die Erfindung die Talsache, daß sich aus Montage der Vorspannelemente, ohne weiteres an- Gußeisen beliebiger Richtanalyse Druckbehälter oder wendbar. Dabei ist die Form dieser Abschirmungs- Gußeisenelemente der beschriebenen Gestaltung ohne druckbehälter grundsätzlich beliebig, der Grundriß große Schwierigkeiten gießen lassen, wenn die Wandkann beispielsweise quadratisch, rechteckig oder 5 dicke nicht nur nach statischen Erfordernissen, sonauch oval sein, nach aus statischen Gründen bevor- dem gleichzeitig nach abschirmungstechnischen Erzugter Ausführungsform ist er jedoch rund. Dabei fordernissen entsprechend dick gestaltet worden ist. empfiehlt es sich stets, daß der Abschirmungsdruck- Die Erfindung nutzt außerdem in vorteilhafter Weise behälter, zumindest im Bereich der Stoßfugen der die Tatsache, daß Gußeisen durch die beschriebene vorgefertigten Gußeisenelemente, eine Abdichtungs- io Vorspannung bei Dimensionierung der Wandungen auskleidung und/oder Abdichtungsmittel in den Stoß- des Druckbehälter nach abschirmlechnischen Gefugen aufweist, die entsprechend druckfest auszu- sichtpunkten ohne weiteres in der Lage ist, selbst die führen ist. Aus statischen, hauptsächlich aber aus extremen Beanspruchungen aufzunehmen, die bei Abschirmungsgründen ist es vorteilhaft, die vorge- einem Reaktordruckbehälter auftreten können. Arfertigten Gußeisenelemente an den Stoßstellen form- 15 beitet man mit Kühlung, so kann diese als Heißkühschlüssig ineinanderfassen zu lassen, wozu sie Ver- lung durchgeführt und die gewonnene Wärme ohne bundausbildungen in Form von Vorsprüngen, Nut- Schwierigkeiten einer Verwertung zugeführt werden, und Federausbildungen u. dgl. aufweisen können. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, den Ab-

Um bei erfindungsgemäßen Atomkernreaktoren schirmungsdruckbehältcr eines erfindungsgemäßen den Abschirmungsdruckbehäiter aus Gußeisen vor- 20 Aiomkernreaktors auch aus sphürolitischem Gußzuspannen, bestehen mehrere Möglichkeiten. So eisen (Gußeisen mit Kugelgraphit) aufzubauen, können die vorgefertigten Gußeisenelemente Kanäle Immer sollte jedoch der Kohlenstoffgehalt möglichst für die Aufnahme von Vorspannzugelementen in hoch gewählt werden.

Form von Vorspannzugmitteln aufweisen. F.s emp- Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer fiehlt sich jedoch aus vorspar.ntechnischen Gründen, 25 lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden auf den Mantel des Abschirmungsdruckbehälters Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt äußere Vorspannelemente aufzubringen. Die Vor- Fig. 1 einen Vcrtikalschniu durch einen erfinspannung solcher Vorspannelemente wird besonders dungsgemäßen Atomkernreaktor, einfach dann, wenn die äußeren Vorspannelemente F i g. 2 einen Horizontalschnilt durch den Gegenais aufgeschrumpfte Stahlringe ausgeführt sind. Das 30 stand nach Fig. 1, ausschnittsweise und in gegen-Aufschrumpfen derartiger Stahlringe bereitet dann über der F i g. 1 vergrößertem Maßstab, keine Schwierigkeiten, wenn die Vorspannstahlringe Der in den Figuren dargestellte Atomkernreaktor aus Segmenten zusammengesetzt und die Vorspan- besitzt einen metallischen Druckbehälter 1 zur Aufnung als Schrumpfspannung von einer oder mehreren nähme des in den Figuren nur angedeuteten Cores 2. längs des Umfanges verteilten Schweißnähten in den 35 Der Druckbehälter 1 besteht aus vorgespannten Guß-Vorspannstahlringen aufgebracht wird. Dazu wird eisenelementen und ist bezüglich der Wanddicke vorzugsweise mit V-Nähten gearbeitet. gleichzeitig für die Abschirmung ausgelegt. Es fehlt

Eine besondere Kühlung der Abschirmungsdruck- also ein besonderer Abschirmungsbehälter, der diesen

behälter ist bei den erfindungsgemäßen Atomkern- Druckbehälter umgibt.

reaktoren nicht erforderlich. Verzicht auf besondere 40 Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Aus-Kühlung der Abschirmungsdruckbehäiter ist sogar führungsform der Erfindung ist der Abschirmungsbesonders vorteilhaft bei der letztbeschriebenen Aus- druckbehälter 1 aus vorgefertigten Gußeisenelemenführungsform, da Wärmedehnungen der Gußeisen- ten 3, 4, 5 zusammenjjespannt. Die Form dieses Abelemente und damit des Abschirmungsdruckbehälters schirmungsdruckbehälicrs 1 ist an sich beliebig. Sie insgesamt die Druckvorspannung nur vergrößern. Sie 45 ist im Ausführungsbeispiel zylindrisch gestaltet. Dakönnen auch zur Erzeugung der Vorspannung aus- bei ist die Anordnung so getroffen, daß die vorgenutzt werden. Selbstverständlich kann man jedoch gefertigten Gußeisenelemcntc als Bodenplatte 4, auch mit einer Kühlung der Abschirmungsdruck- Deckel S und Zylindersegment 3 ausgeführt sind. behälter arbeiten. Dazu empfiehlt es sich, die Anord- Man kann aber auch mit Zylinderringen arbeiten, nung so zu treffen, daß der Abschirmungsdruck- 5° Der Abschirmungsdruckbehäiter 1 besitzt zuminbehälter Kanäle oder Kammern, gegebenenfalls mit dest im Bereich der Stoßfugen 6 der vorgefertigten eingegossenen Rohren, zur Aufnahme eines Kühl- Gußeisenelemente eine Abdichtungsauskleidung 7 mittels bzw. eines Moderators und/oder eines Refiek- und gegebenenfalls zusätzliche Abdichtungsmittel in torwerkstoffes aufweist, so daß der Abschirmungs- den Stoßfugen 6. Im übrigen fassen die vorgefertigten druckbehälter über das Kühlmittel bzw. den Mode- 55 Gußeisenelemente 3 an den Stoßfugen formschlüssig rator bzw. den Reflektor Diffusionsverluste von ther- ineinander, wozu Vorsprünge 8 und Rücksprünge 9 mischen Neutronen auf ein Minimum reduziert. Dazu als Verbundausbildungcn 8, 9 vorgesehen sind, trägt auch bei, daß für den Abschirmungsdruck- Zum Zwecke der Vorspannung besitzen im Ausbehälter bzw. die vorgefertigten Gußeisenelemente führungsbeispiel zunächst die vorgefertigten Gußein Gußeisen von möglichst hohem Kohlenstoffgehalt, 60 eisenelcmentc 3, 4, 5 Kanäle 10 für die Aufnahme z. B. über 3%>, eingesetzt wird. von Vorspannzugmitleln 11. Dabei kann es sich um

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind Vopspannstähle und Vorspannseile oder auch andere vor allem darin zu sehen, daß bei dem erfindungs- Vorspannzugmittel handeln. Zusätzlich sind auf den gemäßen Atomkernreaktor ein Behälter zugleich die Zylindermantel des Abschirmungsdruckbehälters 1 Druckaufnahme -jnd die Abschirmung bewirtet, wobei 65 äußere Vorspannclementc 12 aufgebracht. Es handelt gleichzeitig die statischen und auch die thermischen sich dabei im Ausführungsbeispiel um Vorspann-Probleme der Gestaltung von Druckbehältern für elemente in Form von aufgeschrumpften Stahlringen Atomkernreaktoren beachtlich reduziert sind. Gleich- 12. Diese sind ihrerseits aus Segmenten 13 zusam-

mengesetzt, wobei die Vorspannung als Schrumpfspannung von einer oder mehreren längs des Umfangcs verteilten Schweißnähten 14, vorzugsweise V-Schweißnähtcn, aufgebracht sind. Schwcißtcchnisch wird dabei so vorgegangen, daß alle Schweißnähte 14 gleichzeitig von innen nach außen geschweißt werden, so daß nach Abkühlung der Schweißnähte die Schrumpfspannungen wirksam werden, die die Vorspannung bewirken. Das ist insbesondere dann ausreichend, wenn es sich um einen Kernreaktor handelt, bei dem der Abschirmungsdruckbehäller 1 beachtliche Temperaturen aufzunehmen hat. Offenbar bewirken nämlich diese Temperaturen Wärmedehnungen, welche eine Vergrößerung der Vorspannkräfte zur Folge haben.

Der Abschirmungsdruckbchältcr 1 besitzt im Ausführungsbeispiel im übrigen Kanäle 15 oder Kammein 16 zur Aufnahme eines Kühlmittels bzw. eines Moderators oder auch eines Reflcktorwerkstoffes. Dadurch können Verluste von thermischen Neutronen bei dem erfindungsgemäßen Atomkernreaktor auf ein Minimum reduziert werden. Dazu trägt außer-

o dem bei, daß die vorgefertigten Gußeisenelemenle 3, 4, S aus Gußeisen mit möglichst hohem Kohlenstoffgehalt bestehen. In Fi g. 2 sind verschiedene Ausführungsformen angedeutet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   ,. Atomreaktor - einen, «-M»

   .· ι -^apzptn sind. Die damit erzeugten Zwischenstuckenese« ^ ^ ^ ^

   Spannkräfte bed«" ι | besehen voraugs-

   /₀„_g. _Die beschnetenen Elernen^ ^ ^ ^ ^