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Abschirmelemente für Atomkernreaktoren Bei Atomkernreaktoren weisen
die Trenn- und Abschirmwände im Reaktorgebäude, wie beispielsweise der das Reaktordruckgefäß
umgebende biologische Schild, an verschiedenen Stellen Durchbrüche und Öffnungen
für Rohrleitungen oder andere Anlagenteile auf. Diese Öffnungen werden nach der
Montage der Anlagenteile nach den bisher bekannten Verfahren mit Abschirmelementen
in Form von lose aufeinandergefügten Setzsteinen aus Beton verschlossen, so daß
einerseits eine sichere Abschirmung der Umgebung gewährleistet ist und andererseits
die dadurch abgeschlossenen Räume auch gegebenenfalls wieder leicht zugänglich sind.
Bei einem schweren Reaktorunfall, der beispielsweise durch Abreißen einer Hochdruckleitung
entstehen kann, bauen sich während des Auedampfens in den eizzelnen Räumendes Gebäudes
kurzzeitig erhebliche Differenzdrücke auf. Dabei werden dann.
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die Setzsteine der Abschirmwände aus ihrer Halterung mit hoher Geschwindigkeit
herausgeschleudert. Es ergibt sich daher die Gefahr, daß wichtige Rohrleitungen
und Anlagenteile zerstört werden können.
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Es ist daher auch bereits vorgeschlagen worden, die Öffnungen der
bschirmwände mit innen Außenwänden und einer SandechUttung dazwischen zu versehen.
Dabei ergeben sich jedoch Schtierigkeiten beim dichten Verfüllen>bei der Wartung
und bei möglicherweise nötigen Demontagen.
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Der Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Abachirmolementß zu
schaffen, die einerseits leicht montierbar und denontierbar sind und die andererseits
beim Heraueschleudern keine Gefahr flir die Umgebung bedeuten.
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Die Erfindung besteht dabei darin, daß die Abschirmelemente nach Art
von Setzsteinen mit prismatischem Querschnitt ausgebildet sind und eine formstabile,
mindestens das Eigengewicht haltende Außenschicht sowie eine sandartige Innenstruktur
aufweisen. Die Randschicht soll dabei so stabil sein, daß sie sowohl das Eigengewicht
aushält als auch den ransport-und Montagebelastungen gewachsen ist. Bei starker
Beschleunigung wird diese Randschicht zerstört, wobei dann durch die sandartige
Hauptmasse im Innern der Abschirmelemente nicht mehr die Gefahr besteht, daß Rohrleitungen
abgerissen oder Beschädigungen von Anlagenteilen hervorgerufen werden.
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Zum dichten, lückenlosenAufeinandersbhichten der Abschirmelemente
können an den Setzsteinen je zwei diagonal gegenüberliegende Kanten rechtwinklig
nach innen eingezogen sein, so daß die Steine dicht ineinander gestapelt werden
können.
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Anhand einer Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise von Ausfffhrung6Peispielen
nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch
ein Abschirmelement nach der Erfindung, Fig. 2 die perspektivische Ansicht eines
Abschirmelementes mit eingezogenen Kanten und Fig. 3 ein Einbaubeispiel der Abschirmelemente
im biologischen Schild eines Reaktordruckgefäßes.
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Die Abschirmelemente selbst können verschiedenen Querschnitt, wie
beispielsweise rechteckig, trapezförmig oder dreieckig, aufweisen, müssen jedoch
im allgemeinen gut stapelbar sein und dicht aneinander anschließen. In Fig. 1 ist
ein Querschnitt durch ein quaderförmiges Abschirmelement 1 gezeigt. DiesesAbschirmelement
nach Art eines Setzeteines weist dabei eine formstabile
Außenschicht
2 und eine ssndartige Innenstruktur 3 auf. Die i Außenschicht 2 ist dabei so stark
bemessen, daß sie das Eigengewicht des Abschirmelementes und etwaiger darüber gestapelter
Elemente aushält, Jedoch andererseits beim Herausschleudern oder Auftreffen auf
Anlagenteilen leicht zerstört wird, so daß durch die sandartige Füllung keine Beschädigung
von Anlagenteilen auftritt.
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In Fig. 2 ist ebenfalls ein Abschirmelement 1 gezeigt, bei dem zwei
diagonal gegenüberliegende Kanten des Elementes derart eingezogen sind, daß sich
die Steine beim Aneinanderfügen so weit überlappen, daß keine freie Durchtrittefläche
oder durchgehender Spalt für etwaige Strahlung freibleibt.
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Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Reaktorgrube 4, in der das
Reaktordruckgefäß 5 in nicht näher dargestellter Weise aufgehängt ist. Daß Druckgefäß
ist von einem biologischen Schild 6 umgeben, der die umgebenden Räume vor radioaktiver
Strahlung schützt. Im Bereich des Druckbehälterflanschringes 7, von dem aus dieRauptkühlmittelleitungen
8 zu den nicht näher dargestellten Dampferzeugern fuhren, ist in dem biologischen
Schild 6 zunächst eine Montage öffnung 9 zum Einbau der Kühlmittelleitungen 8 freigelassen.
Nach endgültiger Montage des Druckbehälters 5 und der Kühlmittelleitungen 8 werden
diese Öffnungen 9 durch die beschriebenen Abschirmelemente 1 dicht verschlossen,
so daß auch in diesem Bereich keine schädliche Strahlung nach außen durchtreten
kann.
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Tritt nun beispielsweise der Störfall ein, daß im Betrieb eine der
unter hohem Druck stehenden Hauptkühlmittelleitungen 8 innerhalb des Stutzenraumes
10 reißt, so baut sich sehr schnell durch Ausdampfen des Kühlmittels ein Überdruck
vom Stutzenraum zu den umliegenden Räumen auf, der maximal etwa 15 ate betragen
kann. Durch diesen Überdruck werden die Abschirmelemente 1 der Setzwand nach außen
geschleudert. Dadurch besteht beispielsweise
die Gefahr, daß die
für die Notkühlung des Reaktors unerläßlichen Anschlußrohrleitungen 11 abreißen,
wenn sie von einem der bisher verwendeten Betonsetzsteine getroffen werden. Bei
den beschriebenen Abschirmelementen 1 reicht bei einer derartigen plötzlichen Beschleunigung
Jedoch die Formstabilität der Elemente nicht aus, um sie als Ganzes gegen die Rohrleitung
oder anderer Anlagenteile zu schleudern, sondern sie werden schon durch die hohe
Beschleunigung zerplatzen, so daß auf die gefährdete Rohrleitung nur noch ein Teil
der sandartigen Innenstruktur trifft. Sollte die Beschleunigung nicht zur Zerstörung
des Abschirmelementes ausreichen, so erfolgt die Zerstörung der formstabilen Randzone
spätestens beim Aufprall auf die gefährdete Rohrleitung. Der größte Teil der Masse
des Abschirmelementes fliegt dann weiter, ohne seine Energie zur Formänderung der
Rohrleitung abzugeben. Dadurch wird die mechanische Zerstörung der Rohrleitung erheblich
vermindert.
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Dazu kommt noch, daß die Bewegungsenergie der beschriebenen Abschirmelemente
nach dem Auseinanderbersten in Folge der Luftreibung erheblich verringert wird und
sich dadurch die Aufprallfläche auf Anlagenteile vergrößert, so daß auch die mechanische
Zerstörung von Teilen, die von der gesamten Masse eines Abschirmsteins getroffen
werden, erheblich kleiner ist.
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Die beschriebenen Abschirmelemente können jedoch nicht nur in Durchbrüche
des biologischen Schildes, wie in Fig. 3 beschrieben, verwendet werden, sondern
überall dort, wo eine demontierbare Abschirmung in der Nähe von sicherheitstechnisch
wichtigen Anlagenteilen möglich bzw. erforderlich ist.
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2 Patentansprüche 3 Figuren