DE2101965B2

DE2101965B2 - Vorrichtung zur aufhaengung und abstuetzung von reaktordruckbehaeltern in atomkernkraftwerken

Info

Publication number: DE2101965B2
Application number: DE19712101965
Authority: DE
Inventors: Manfred 8520 Erlangen; Wakonig Friedrich Graz Scholz (Österreich)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-01-16
Filing date: 1971-01-16
Publication date: 1972-05-25
Also published as: DE2101965A1; GB1287712A; US3775250A; CH519764A; BE762973A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufhängung und Abstützung von Reaktordruckbehältern in Atomkernkraftwerken.

Bei den bisherigen Konstruktionen war es üblich, den Reaktordruckbehälter über einen Tragring, der unterhalb der Kühlmittelzuleitungs- und Ableitungsstutzeh angeordnet ist, auf dem den Druckbehälter umgebenden biologischen Schild abzustützen. Dieser Tragring ist dabei so ausgelegt, daß das Betriebsgewicht des Druckbehälters sowie die Rohrleitungsreaktionskräfte übernommen und gleichmäßig auf den biologischen Schild übertragen werden können.

Diese Abstützung über einen Tragring weist jedoch verschiedene Nachteile auf. So ist einmal infolge der y-Aufheizung des biologischen Schildes und der damit verbundenen Wärmeausdehnung der Druckbehälter sehr unruhig abgestützt. Das ergibt zwangläufig eine höhere Beanspruchung des Hauptkühlsystems. Darüber hinaus können bei Bodenabsenkungen Verlagerungen des Druckbehälters auftreten, die bei einer derartigen Abstützung nur schwer wieder auszugleichen sind. Ein weiterer wesentlicher sicherheitstechnischer Gesichtspunkt ist die Verlagerung des Druckbehälters bei dem größten anzunehmenden Unfall, der im allgemeinen bei Bruch einer der Hauptkühlmittelrohrleitungen im Bereich des Stutzenraumes angenommen wird. Dadurch entsteht in der Reaktorgrube unterhalb des Druckbehälters ein Druckaufbau,

ίο der den Druckbehälter axial nach oben zu schieben versucht. Durch das ausströmende Kühlmedium ergeben sich dabei je nach Lage der Art des Risses an der Rohrleitung axial, radial oder tangential gerichtete Rückstoßkräfte, Um bei einem derartigen Unfall den Druckbehälter sicher niederzuhalten, ist ein erheblicher Aufwand durch zusätzliche Verbindungselemente zwischen Druckbehälter und Tragring einerseits sowie Tragring und biologischem Schild andererseits erforderlich, um auch bei Angriff der vorstehend genannten Kräfte den Druckbehälter in seiner Lage zu halten.

Neben den am Druckbehälter auftretenden Reaktionskräften bewirkt das ausströmende Kühlmittel ( aber auch noch einen Druckaufbau zwischen Stutzenraum und Reaktorraum, der von der Decke des Reaktorraumes aufgenommen werden muß.

Bei einer aus der deutschen Auslegeschrift 1 278 027 bekannten Abstützung eines heterogenen, flüssigkeitsmoderierten Atomreaktors sind die Kräfte, die den Reaktordruckbehälter nach oben zu treiben versuchen, praktisch unberücksichtigt, denn der Reaktordruckbehälter ist lediglich in eine als Metalltragrahmen bezeichnete kastenförmige Stahlkonstruktion eingehängt, die in mittlerer Höhe in den biologischen Schild eingelassen ist. Oberhalb des Metalltragrahmens, der praktisch nichts anderes als der eingangs erwähnte Tragring ist, ist über dem Reaktordruckbehälter nur noch eine Wärmeabschirmung vorgesehen. Diese ist jedoch nicht geeignet, den Druckbehälter in vertikaler Richtung sicher festzuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber eine Aufhängung und Abstützung von Reaktordruckbehältern in Kernkraftwerken, die ohne großen Aufwand alle i bei einem Unfall auftretenden Kräfte sicher beherrscht, damit es nicht zu einer Verlagerung des Druckbehälters und weiteren Folgeschäden kommen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,

5^ daß der Druckbehälter in an sich bekannter Weise in eine eine Öffnung entsprechend dem Druchmesser des Druckbehälters aufweisende kastenförmige Stahlkonstruktion eingehängt ist, daß diese Stahlkonstruktion die Decke des Reaktorraumes bildet, daß sich der Druckbehälter in an sich bekannter Weise über an seinem Außenmantel angebrachte Tragpratzen auf Tragkonsolen abstützt und daß diese Tragkonsolen unterhalb der Decke angeordnet sind und mit ihr eine bauliche Einheit bilden.

Bei der Erfindung ist der Druckbehälter also nicht mehr auf dem statisch etwas unsicheren biologischen Schild abgestützt, sondern in die besonders stabil ausgebildete Decke des "Reaktorraumes eingehängt. Mit eingehängt ist gemeint, daß der Druckbehälter zum größten Teil oder sogar vollständig unterhalb der Decke liegt. Deshalb kann man die Decke leicht zur Aufnahme von Druckkräften heranziehen, die bei einem Unfall den Reaktordruckbehälter durch die

Öffnung in der Stahlkonstruktion zu treiben versuchen. Der Druckbehälter ist mit seinen Tragpratzen gewissermaßen in die Decke eingelassen, da diese zwischen die als Stahlkonstruktion ausgebildete Decke und Tragkonsolen greifen, die mit dieser eine bauliche Einheit bilden.

Aus der britischen Patentschrift 960 789, der Zeitschrift »Nuclear Engineering International«, Febr. 1969, S. 94, und der Siemens Zeitschrift, 42,1968, Beiheft »Kernkrafttechnik«, ist es zwar an sich bekannt, Reaktordruckbehälter über Tragpratzen, die am Außenmantel angebracht sind, auf Tragkonsolen abzustützen. Die Tragkonsolen sind aber in allen Fällen am biologischen Schild bzw. einer darin angeordneten Wasserkammer zum Druckabbau abgestützt, die oberhalb der Tragpratzen erweitert sind. Daher kann der Druckbehälter von den bei einem Unfall entstehenden Druckkräften nach oben aus der Abschirmung ausgeschoben werden, wenn man nicht zusätzliche Befestigungen vorsieht.

Zur sicheren Aufnahme und Begrenzung der verschiedenen am Druckbehälter wirkenden Kräfte sind die Tragkonsolen mit Tangentialanschlägen für die Tragpratzen des Druckbehälters versehen.

Ferner sind in die Öffnung der Deckenstahlkonstruktion oberhalb der Tragpratzen des Druckbehälters mit der Decke fest verbindbare Konsolen mit Axialanschlägen auf der Unterseite eingesetzt. Durch diese zusätzlichen Konsolen, die nach Einbau des Druckbehälters eingesetzt werden, wird somit sicher verhindert, daß bei Bruch einer Hauptkühlmittelleitung und einem Druckaufbau unterhalb des Druckbehälters dieser nach oben hochsteigt.

Die Tragpratzen zur Aufhängung und Abstützung des Druckbehälters sind dabei in Höhe der Druckbehälterstutzen und jeweils am Umfang des Druckbehälters zwischen diesen Stutzen angeordnet. Eine genaue Lagejustierung des Druckbehälters erfolgt dabei über Paßplatten, die an den Konsolen vorgesehen sind. Damit ist eine einfache und genaue Ausrichtung des Druckbehälters nach dessen Montage möglich. Somit entfällt auch der bisher vor der eigentlichen Montage erforderliche Probezusammenbau zwischen Tragring und Druckbehälter, der für eine genaue Anpassung erforderlich war.

Zur sicheren Aufnahme aller vom Druckbehälter ausgehenden Kräfte kann je nach baulicher Gestaltung des Reaktorgebäudes die Deckenstahlkonstruktion beispielsweise in drei Wänden des Reaktorgebäudes über Zuganker eingehängt werden und auf der vierten Wand aufliegen, auf der sie über Zuganker niedergehalten ist.

An Hand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Seitenansicht des Druckbehälters mit Teilschnitt durch das Reaktorgebäude und

Fig.2 einen Längsschnitt durch den Druckbehälter und die entsprechende Aufhängung an der Reaktorraumdecke.

Nach der Übersichtsdarstellung in F i g. 1 ist die Decke 1 des Reaktorraumes als kastenförmige Stahlkonstruktion ausgebildet.

Diese Decke 1 weist dabei eine in etwa kreisförmige Öffnung 2 auf, durch die der Reaktordruckbehälter 3 eingesetzt wird. Der Druckbehälter 3 ist mit dem Deckel 4 durch Stiftschrauben 5 verschlossen, wobei auf der Oberseite des Deckels 4 die Dekkelstutzenö zur Aufnahme der Steuerstabantriebe vorgesehen sind. Der Druckbehälter 3 ist im unteren Bereich vom biologischen Schild 7 umgeben, auf dem nach den bisherigen Konstruktionen der Druckbehälter abgestützt war.

Erfindungsgemäß sind nunmehr jedoch zwischen den Kühlmittelstutzen 8 an der Außenwandung des Druckbehälters 3 mehrere Tragpratzen 9 angeschweißt. Diese Tragpratzen 9 stützen sich jeweils auf einer Tragkonsole 10 ab, die mit der Deckenstahlkonstruktion 1 eine bauliche Einheit bildet. Zur Niederhaltung des Druckbehälters 3 bei einem Unfall sind oberhalb der Tragpratzen 9 weitere Konsolen 11 angeordnet und mit der Deckenkonstruktion 1 fest verbunden. Zur Begrenzung von Tangentialbewegungen weisen die Tragkonsolen 10 zusätzlich noch Tangentialanschläge 12 für den Druckbehälter auf.

In F i g. 2 ist in einem Längsschnitt durch den Druckbehälter und die Aufhängung die genaue Lagerung des Druckbehälters zu ersehen. Die Reaktorraumdecke 1 ist dabei an den Stellen, an denen die Tragpratzen 9 am Druckbehälter 3 angeschweißt sind, nach unten in Tragkonsolen 10 verlängert. Auf diesen Tragkonsolen 10 ruhen die jeweiligen Tragpratzen 9 auf. Der ursprüngliche, für die Montage erforderliche größere Ringspalt 2 zwischen Druckbehälter 3 und Deckenstahlkonstruktion 1 wird anschließend oberhalb der Tragpratzen9 mit Konsolenil verschlossen, die mit der Deckenkonstruktion 1 beispielsweise über Schrauben 13 fest verbunden sind.

Die genaue Lagejustierung des Druckbehälters 3 erfolgt dann über Paßplatten 14 und 15 zur Tragkonsole 10 und Axialkonsole 11 sowie den in F ig. 1 dargestellten Tangentialanschlägen 12.

Aus der Zeichnung ist ebenfalls noch zu ersehen, daß die Deckenkonstruktion 1 in der Wandung 16 des Reaktorraumes über einen Zuganker 17 eingehängt ist, während die Deckenkonstruktion auf der anderen Seite lediglich auf der Wandung 18 aufliegt und über Zuganker 19 niedergehalten wird. Damit werden alle Horizontalkräfte und Momente von den durchgehenden Wandscheiben aufgenommen, zwischen denen die Decke eingespannt ist.

Der Spalt 2 zwischen Druckbehälter 3 und Deckenkonstruktion 1 kann noch über Dehnbälge 20 abgedichtet werden, die bei Brennelementwechsel und Fluten des Reaktorraumes ein Eindringen von Wasser in den Spalt 21 zwischen Druckbehälter 3 und biologischem Schild 7 verhindern.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn — wie insbesondere aus Fi g. 1 zu ersehen ist — die einzelnen Kästen der Deckenkonstruktion 1 mit Abschirmbeton 22 und der Ringspalt 2 zwischen Deckenkonstruktion 1 und Druckbehälter 3 im Bereich zwischen den einzelnen Konsolen 11 mit Abschirmsteinen 23 verschlossen werden.

Mit der beschriebenen Abstützung und Aufhängung des Druckbehälters in der Deckenstahlkonstruktion des Reaktorraumes werden also einmal alle auftretenden betriebs- und unfallbedingten Kräfte sicher aufgenommen und in die umgebenden Wände abgeleitet, ohne daß Verlagerungen zu befürchten sind. Darüber hinaus ergeben sich erhebliche Vereinfachungen bei der Montage des Druckbehälters, wobei insbesondere die gute Zugänglichkeit der Kühlmittelstutzen zum Anschweißen der Rohrleitungen von Bedeutung ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Aufhängung und Abstützung von Reaktordruckbehältern in Atomkernkraftwerken, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktordruckbehälter (3) in an sich bekannter Weise in eine Öffnung (2) entsprechend dem Durchmesser des Druckbehälters (3) aufweisende kastenförmige Stahlkonstruktion (1) eingehängt ist, daß diese Stahlkonstruktion (1) die Decke des Reaktorraumes bildet, daß sich der Druckbehälter (3) in an sich bekannter Weise über an seinem Außenmantel angebrachte Tragpratzen (9) auf Tragkonsolen (10) abstützt und daß diese Tragkonsolen (10) unterhalb der Decke (1) angeordnet sind und mit ihr eine bauliche Einheit bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragkonsolen (10) mit Tangentialschlägen (12) für die Tragpratzen (9) des Druckbehälters (3) versehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnung (2) der Decken-Stahlkonstruktion (1) oberhalb der Tragpratzen (9) des Druckbehälters (3) mit der Decke (1) fest verbindbare Konsolen (11) mit Axialanschlägen auf der Unterseite eingesetzt sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur genauen Lagejustierung des Druckbehälters an den Konsolen (10,11) Paßplatten (14,15) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragpratzen (9) in Höhe der Druckbehälterstutzen (8) und jeweils am Umfang des Druckbehälters (3) zwischen diesen Stutr zen (8) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckenstahlkonstruktion (1) in drei Wände des Reaktorgebäudes über Zuganker (17) eingehängt ist und auf der vierten Wand aufliegt und dort über Zuganker (19) niedergehalten ist.