DE1943657A1 - Prestressed concrete pressure vessel for nuclear reactors - Google Patents

Prestressed concrete pressure vessel for nuclear reactors

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prestressed concrete
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Peter Dipl-Ing Rissler
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Siemens AG
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/08Vessels characterised by the material; Selection of materials for pressure vessels
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Description

Spannbetondruckbehälter für AtomkernreaktorenPrestressed concrete pressure vessels for nuclear reactors

Bei Druckbehältern.für Atomkernreaktoren aus Spannbeton wirken sich zwei Eigenschaften des Betons sehr nachteilig aus. Einmal liegt die Druckfestigkeit des Betons bei'derartigen Werten, daß die Wände des Druckbehälters erheblich dicker ausgeführt werden müssen, als das an sich aus Strahlungsgründen notwendig wäre. Dadurch treten erhöhte Temperaturspannungen und ein erheblicher Platzbedarf im Gebäude auf. Zum anderen besitzt Beton hohe Last- und Temperaturkriechraten, was sich besonders bei Spannbetonbauteilen nachteilig auswirkt.In the case of pressure vessels for atomic nuclear reactors made of prestressed concrete two properties of concrete are very disadvantageous. On the one hand, the compressive strength of concrete is such values that the walls of the pressure vessel must be made considerably thicker than would be necessary for radiation reasons. This results in increased temperature stresses and a considerable amount of space in the building. On the other hand, concrete has high load and temperature creep rates, which is particularly disadvantageous for prestressed concrete components.

Durch eine entsprechende Nachbehandlung ist es jedoch möglich, diese Nachteile weitgehend auszugleichen. Dabei ist jedoch eine Nachbehandlung bei Ortbeton, d.h. wenn der Behälter an Ort und Stelle aus einem Stück gegossen wird, nicht möglich.However, it is possible to compensate for these disadvantages to a large extent by means of appropriate post-treatment. However, there is one Post-treatment for in-situ concrete, i.e. if the container is cast in one piece on site, is not possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen für Keaktordruckbehälter verwendbaren Beton zu schaffen, der sowohl hohe Kalt- und Heißdruckfestigkeit aufweist als auch eine niedrige Temperaturkriechrate. Erst bei Verwendung· von entsprechend gedrungenen Fertigteilen für den Spannbetondruckbehälter ist eine derartige Nachbehandlung möglich. Die Erfindung besteht daher darin, daß die Betonfertigteile während des Erstarrens einer unterhalb der Raumtemperatur liegenden Temperatur und einem erhöhten Druck ausgesetzt werden. Dabei ist es möglich, sowohl den gesamten Druckbehälter aus den entsprechend behandelten Fertigteilen zu erstellen als auch bei aus Ortbeton erstelltenThe invention is therefore based on the object of a reactor pressure vessel To create usable concrete that has both high cold and hot compressive strength and a low one Temperature creep rate. Only when using · appropriately compact Such post-treatment is possible for prefabricated parts for the prestressed concrete pressure vessel. The invention therefore exists in that the precast concrete during solidification a temperature below room temperature and a exposed to increased pressure. It is possible to use both the entire pressure vessel from the appropriately treated To create prefabricated parts as well as those made of in-situ concrete

109810/1902109810/1902

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Druckbehältern lediglich besonders beanspruchte Stellen, wie Spanngliederverankerungen, Auflagen für Ringspannglieder oder ähnliche hoch beanspruchte Bauteile, mit entsprechenden Fertigteilen auszurüsten.Pressure vessels only places particularly stressed, such as tendon anchorages, supports for ring tendons or Equipping similar highly stressed components with corresponding prefabricated parts.

Die wesentlichen Kriterien für die Festigkeit des Betons sind in den Zementsteinen zu suchen. Im Zementleim, der die Zuschlagkörner umhüllt, sind nach dem Mischen die einzelnen Sementklinkerteilchen je nach dem gewählten Wasser-Zement-Faktor mehr oder weniger durch Wasserpartikel getrennt. In diesem Wasser ist CaIziumhydroxyd gelöst, das bei Übersättigung .ausfällt. Von den Zementklinkerkörnern aus wachsen festigkeitsbildende Hydratations-" produkte in die wassergefüllten Räume. Bei richtiger Wahl des Wasserzementwertes bildet sich dann aus G-elstrukturen ein Traggerüst. Je enger die Zementkörner im Ausgangszustand aneinanderliegen, desto stabiler wird der Verband werden; denn die nicht hydratisierten Bereiche geben ihr Wasser ab und die dadurch entstehenden Kapillarporen wirken festigkeitsmindernd.The essential criteria for the strength of the concrete are to be found in the cement stones. In the cement paste that the aggregate grains enveloped, the individual cement clinker particles are more or more after mixing, depending on the selected water-cement factor less separated by water particles. Calcium hydroxide is dissolved in this water and precipitates if it is oversaturated. Of the Cement clinker grains grow from strength-building hydration " products into the water-filled rooms. With the correct choice of the water-cement ratio, gel structures then form a supporting structure. The closer the cement grains are to one another in the initial state, the more stable the dressing will become; because the non-hydrated areas give off their water and those through it The resulting capillary pores reduce the strength.

Deshalb muß ein sehr hochwertiger Beton einen Wasserzementfaktor von unter 0,4 aufweisen. Dabei hat es sich ergeben, daß solch ein Beton nur durch Außendruck optimal verdichtet werden kann. Wird gleichzeitig, also in der Phase des Erstarrens, die Temperatur erniedrigt, so bewirkt das eine Verzögerung der chemisehen Reaktion und damit eine bessere Verdichtung. Die gewählte erniedrigte Temperatur soll dabei bei etwa +5° C und der Außendruck bei ungeführ 20 kp/cm liegen. Therefore, a very high quality concrete must have a water cement factor of less than 0.4. It has been found that such a concrete can be optimally compacted only by external pressure. If the temperature is lowered at the same time, i.e. in the solidification phase, this causes a delay in the chemical reaction and thus a better compression. The selected lower temperature should be around + 5 ° C and the external pressure around 20 kp / cm .

Der wesentliche Vorteil eines derartig behandelten Betons liegt also einmal in der gesteigerten Festigkeit. Darüber hinaus können die für Spannbeton ao außerordentlich unangenehmen Last- und Temperaturkriechraten durch die beschriebene Vorverdichtung zumindest teilweise vorweggenommen werden. The main advantage of concrete treated in this way is its increased strength. In addition, the load and temperature creep rates, which are extraordinarily unpleasant for prestressed concrete, can be at least partially anticipated by the previously described precompaction.

1 Patentanspruch1 claim

-3-1 09810/1902 fc -3-1 09810/1902 fc

Claims (1)

- 3 - PIA 69/1252- 3 - PIA 69/1252 PatentanspruchClaim Spannbetonfertigteile für Druckbehälter, insbesondere für Atoinkernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonfertigteile während des Erstarrens gleichzeitig einer unterhalb der Kaumtemperatur liegenden Temperatur und einem erhöhten Druck ausgesetzt werden.Prestressed concrete parts for pressure vessels, in particular for Atoine nuclear reactors, characterized in that the precast concrete parts during the solidification at the same time one below the Be exposed to a temperature lying at a low temperature and an increased pressure. 109810/1902109810/1902
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