DE2113672A1

DE2113672A1 - Betondruckbehaelter fuer Druck- oder Siedewasser-Kernreaktoren

Info

Publication number: DE2113672A1
Application number: DE19712113672
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl-Ing Kumpf
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1971-03-20
Filing date: 1971-03-20
Publication date: 1972-09-21
Also published as: US3816246A; AT315314B; IT950191B; SE371036B; GB1335528A

Description

Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Erlangen, 19.3.71

Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen: VPA 71/9305 Skn/Di

Betondruckbehälter für Druck- oder Siedewasser-Kernreaktoren

Die Erfindung bezieht sich auf einen Betondruckbehälter für Druck- oder Siedewasser-Kernreaktoren mit Kühlung der Wandung. Es ist bekannt, im Bereich der Dichtwand von Betondruckbehältern eine Wärmeisolierung mit Hilfe von stagnierenden Plüssigkeitsschichten vorzunehmen. Man hat auch bereits versucht, durch gasförmige oder poröse, schlecht wärmeleitende Medien in diesem Bereich eine Wärmeisolation herbeizuführen. Die bisherigen Ausführungsformen solcher Wärmeisolierungen werden aber vielfach als unbefriedigend erachtet. Außerdem erfordern sie noch einen verhältnismäßig hohen Entwicklungsaufwand.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Die Erfindung besteht darin, daß zwischen einer kühlen, an der Betoninnenfläche anliegenden Dichtwand und einer heßen, den Reaktor umhüllenden Innenwand mindestens eine im wesentlichen parallel zu diesen Wänden verlaufende Zwischenwand von solcher Anordnung und Ausbildung mit einer begrenzten Anzahl von Durchtrittsöffnungen vorgesehen ist, daß sie zur Führung von in Richtung von Räumen an der kühlen Dichtwand zu Räumen an der heißen Innenwand verlaufenden Kühlmittelströmen dient. Als Kühlmedium wird dabei insbesondere abschnittaweine radial von außen nach innen strömendes Primärwasser des Reaktors herangezogen, dessen beim Kühlvorgang aufgenommene »Värme an das Speisewasser des ifkraftiiystems abgegeben wird. Die Zwischenwand kann dabei

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als dünne Blechwand ausgebildet sein, die sich mit Hilfe von Sicken oder anderen Abstandshaltern gegen die Bachbarwände. hin abstützt.

Die durchgehende Wärmemenge wird jetzt restlos zur Speisewasservorwärmung ausgenutzt, kommt also dem Dampfkraftsystem voll zugute. Man kann dabei eine Speisewasserteilmenge unmittelbar auf diesem Weg einspeisen oder eine geeignete Menge des Primärkühlmittels im offenen oder geschlossenen Kreislauf durch Speisewasser rückkühlen.

Zusätzlich zu den geschilderten Maßnahmen oder für sich allein können auch unmittelbar in die abgetrennten Räume Rohrschlangen eingebracht werden, die ebenfalls im wesentlichen von außen nach innen, also von kalten nach warmen Zonen hin vom Speisewasser durchflossen werden.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, zum Teil schematischer Darstellung. Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Ausschnitte aus einem Betondruckbehälter veranschaulicht," wobei ein zylindrischer Mantel 3 mit einer Ringbewehrung 1 und einer Axialbewehrung 2 versehen ist. Diese Bewehrung durchsetzt auch den Deckelring 4. Der Reaktor ist nach oben hin durch einen Metalldeckel'5 mit lösbarem Knochenverschluß 31 abgeschlossen. Während bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein kalt liegender Deckel veranschaulicht ist, zeigt Figur 3 die Anwendung der Erfindung bei

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einem heiß liegenden Deckel.

An der Behälterinnenwand liegt, wie auch aus der Grundrißdarstellung gemäß Figur 4 ersichtlich ist, die kühle Dichthaut 7 als dünne Blechwand an. In unmittelbarer Nähe derselben "befindet sich das Rohrsystem 8 zur Einleitung des Kühlmediums für die Wandkühlung. Im Abstand von der Dichthaut 7 befindet sich die Innenwand 9, die den eigentlichen Reaktor umhüllt und hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Diese Blechwand ist, wie in Figur 1 dargestellt, mit elastischen Gliedern 10 zum Ausgleich von Wärmedehnungen versehen. Es ist aber auch möglich, wie in Figur 2 dargestellt, zum Ausgleich von Wärmedehnungen Gleitstellen 11 vorzusehen.

Zwischen der Dichthaut 7 und der Innenwand 9 befindet sich mindestens eine Zwischenwand 12, die mit geeigneten Abstandshaltern sich gegen die Nachbarwände abstützt. Bei dem in Figur 1 und Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind geeignete Sicken 13 angebracht, die die Einhaltung eines vorgegebenen Wandabstandes mit hinreichender Genauigkeit sicherstellen. Naturgemäß können an Stelle der einen Zwischenwand 12 auch deren mehr vorgesehen sein, wobei jede Wand mit geeigneten Sicken sich gegen die Nachbarwände abstützt.

Die Kühlmittelströmung erfolgt grundsätzlich von außen nach innen, d.h. von der Dichthaut 7 nach der Innenwand 9 zu. Als Kühlmittel kann Primärwasser vom gleichen Druck wie im Druckbehälter herangezogen werden. Die Kühlmittelströmung erfolgt abschnittsweise um die Zwischenwände herum, wobei an bestimmten Stellen Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Fläche der Zwischenwand 12 in ihren Randzonen so begrenzt, daß Schlitze und 33 entstehen, durch die die Kühlmittelströmung in Richtung der Preile 34 und 35 vom äußeren Raum 49 zum inneren Raum 50 hindurchtrit t.

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Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Zwischenwand 12 Durchtrittsöffnungen 36 vorgesehen, die jeweils den Durchtritt vom Raum 49 in den Raum 50 in Richtung der Pfeile 37 für das Kühlmittel ermöglichen.

Das sich beim Kühlvorgang aufwärmende Kühlmittel kann an geeigneter Stelle in den Primärkreislauf eingeleitet werden. So ist bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Öffnung 14 vorgesehen, durch die der Kühlmittelstrom in Richtung des Pfeiles 38 in das Innere des Behälters einströmt, In entsprechender Weise kann, wie aus Figur 5 ersichtlich ist, * aber auch eine Vielzahl von Öffnungen 39 in der Dichtwand 9 vorgesehen sein, durch die das Kühlmittel in Richtung der Pfeile 40 in das Innere des Reaktors einströmt.

Um eine Aufwärmung des Speisewassers vorzunehmen, kann, wie Figur 6 zeigt, für das Kühlmittel ein geschlossener Kreislauf 41 mit einer Umwälzpumpe 42 gebildet werden, wobei mit Hilfe eines Wärmetauschers 43 das in Richtung des Pfeiles 44 über die Leitung 45 einströmende Speisewasser erwärmt wird und über die leitung 46 in den Dampfkraft-Kreislauf eingeführt wird. Während die in Figur 1 und 5 dargestellten Möglichkeiten insbesondere für Siedewasserreaktoren geeignet sind, kommt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 vornehmlich für Druckwasserreaktoren in Betracht.

Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich Rohrschlangen 47 und 48 in den Räumen 49 und 50 beiderseits der Zwischenwand 12. Auch hier kann das Speisewasser über die Leitung 51 unmittelbar eingeleitet und über die Leitung wieder herausgeführt werden. Naturgemäß wäre es auch möglich, einen Zwischenkreislauf zu verwenden, bei dem ähnlich wie bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel in einem Wärmetauscher eine Rückkühlung des Kühlmediums stattfindet.

An Stellen mit temperatur- oder druckmäßig bedingten Verschie-

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bungen,z.B. an Rohrdurchführungen, läßt sich eine ausreichende Abdichtung mit "beweglichen Dichtelementen leicht bewerkstelligen, wie insbesondere die Figuren 8 und 9 zeigen. Gemäß dem in diesen Figuren dargestellten Beispiel kann ein mit geringem Spiel auf dem durchgeführten Rohr 15 verschiebbarer Ring 16 mit Hilfe einer Feder 17 gegen die Innenwand 9 angedrückt werden, wobei eine solche Dichtung hinreichend genug abdichtet, da kein nennenswerter Druckunterschied zu beiden Seiten der Innenwand 9 herrscht. Geringe Undichtheiten zwischen den Blechwänden und dem Innenraum sind praktisch bedeutungslos, da keine nennenswerten Druckunterschiede herrschen. Bei dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwand 12 im Bereich der Durchführung des Rohres 15 mit einem zylindrischen Ansatz 53 versehen, der sich über den gesamten Bereich der Durchführung erstreckt.

Bei dem in Figur 9 dargestellten Beispiel endet die Zwischenwand 12 an der Durchführungsstelle. Hier erfolgt eine Abdichtung mit Hilfe von zwei leicht gegeneinander, gedrückten Ringschreiben 18 und 54. Das dort mit 19 bezeichnete Rohr stellt ein Einsatzrohr mit dahinter liegender Wasserschicht dar, um schroffe Temperaturunterschiede im Rohr 15 zu mildern.

Figur 10 zeigt die Anwendung der Erfindung im Bereich eines Auflagers, der beispielsweise den Kernbehälter 20 stützt. Die gleitenden Dichtstellen 21 gestatten eine gewisse Bewegung der Innenwand 9. Die Dichtstellen können natürlich auch an dem beweglichen Gleitstück 22 angeordnet sein, was noch gewisse Vorteile mit sich bringt. Das Gleitstück 22 gleitet hier mit seiner glatten harten Innenfläche auf dem Gleitstück 23. Die Ausnehmungen 24 dienen der Verringerung des WärmeleitungsquerSchnitts. Im Gleitstück 23 werden die Ausnehmungen 24 von einem abgezweigten Teilstrom der Kühlmittelströmung durchsetzt.

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Es ist vorteilhaft, die Zwischenwände sowie die Kühlmittelzu- und -ableitungen an der Innenwand 9 zu "befestigen, sodaß sie zusammen mit dieser in den Behälter einzubringen und auch wieder aus ihm entfernt werden können, wenn der Druckbehälter eine obere Öffnung vom vollen Querschnitt des Innenraumes aufweist und somit eine Inspektionsmöglichkeit bietet. Naturgemäß -kann ein oder können mehrere redundante Uo t kühl kr ei se eingerichtet sein, die bsi Ausfall der Rückkühlung oder des Speisewasserflusses wirksam werden.

Bei dem in Figur 11 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung der Betonbehälterwand 3, wobei zusätzlich zur Zwischenwand 12 eine zweite Zwischenwand 55 vorgesehen ist. Die beiden Zwischenwände sind ebenso wie die Zu- und Ableitungen für das Kühlmittel in Abständen an der Innenwand 9 befestigt. Die Kühlmittelzuleitungen 25 stellen zusammen mit ihren vertikalen Verbindungsrohren 26 eine Art Rohrgitter dar, wobei die Maschenweite beispielsweise etwa einen Meter betragen kann. In gleicher Weise können die Ableitungen 27 mit den vertikalen Verbindungsrohren 28 ebenfalls ein Rohrgitter bilden. Im unteren Bereich, wo größere Rohrquerschnitte erforderlich sind, sind die Rohre 56 und 57 als Ovalrohre ausgebildet. Der Höhe nach sind die Zwischenräume zwischen den Trennwänden 12 und 55 unterteilt, wobei diese Unterteilung etwa im Rohrgitterabstand vorgenommen werden,kann. Diese Unterteilung kann durch federnde, in Umfangsrichtung unterteilte Blechlaschen 29 erfolgen, die einseitig an den Wänden befestigt sind. Die Strömung durch die Zwischenräume erfolgt entsprechend den eingezeichneten Pfeilen abschnittsweise von außen nach innen durch gegeneinander versetzte löcher in den Zwischenwänden 12 und 55· Zweckmäßig befinden sich im oberen Bereich jedes Vertikalabschnittes eine höhere Anzahl von Durchtrittsöffnungen als im unteren Bereich.

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In Figur. 12 ist ein Rohrdurchtritt veranschaulicht, wobei das Innenrohr 30 nach Lösen der Befestigungsstelle 31 "beispielsweise durch Auffräsen einer Schweißnaht vom Rohr 15 entfernt werden kann. Das Innenrohr 30 kann jetzt nach rechts, d.h. zum Innern des Behälters hin, abgezogen werden, sodaß eine glatte innere Behälterwand in der Dichtwand 7 übrig bleibt, die ein Herausziehen der ganzen Wärmeisolierung, wie sie beispielsweise in Figur 11 dargestellt ist, erlaubt. Hier ist an der Durchtrittsstelle ein Festpunkt für die Befestigung der beiden Zwischenwände 12 und 55 vorgesehen. Diese Stelle ist mit 31 bezeichnet. Zur Abdichtung genügt damit eine einzige Dichtscheibe 16, die durch die'Feder 17 an die Innenwand 9 bzw. den Rohrflansch 31 angedrückt wird.

7 Patentansprüche
12 Figuren

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Claims

VPA 71/9305 Patentansprüche

1.}Betondruckbehälter für Druck- oder Siedewasser-Kernreakto-"·>—/ ren mit Kühlung der Wandung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer, kühlen, an der Beton-Innenfläche anliegenden Dichtwand (7) und einer heißen, den Reaktor umhüllenden Innenwand (9) mindestens eine im wesentlichen parallel zu diesen Wänden verlaufende Zwischenwand (12,55) von solcher Anordnung und Ausbildung mit einer begrenzten Anzahl von Durchtrittsöffnungen vorgesehen ist, daß sie zur Führung von in Richtung von Räumen (49) an der kühlen Dichtwand (7) zu Räumen (50) an der heißen Innenwand (9) hin verlaufenden Kühlmittelströmen dient.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium abschnittsweise radial von außen nach innen strömendes Primärwasser des Reaktors herangezogen ist, dessen beim Kühlvorgang aufgenommene Wärme an das Speisewasser des Dampfkraftsystems abgegeben wird.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (12,55) als dünne Blechwand ausgebildet ist, die sich mit Sicken (13) oder anderen Abstandshaltern gegen die Nachbarwande abstützt.

4. Behälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (12,55) mit Abstandshaltern (13) und weiteren Konstruktionselement en in der Weise an der Innenwand (9) befestigt ist, daß sie, z.B. zur Inspektion der Dichtwand (7), zusammen mit der Innenwand (9) herausziehbar ist.

5. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das Speisewasser unmittelbar durch gegeneinander versetzte Durchtrittsöffnungen (36,39) in der Dichtwand (7), der Zwischenwand (12,55) und der Innenwand (9) die Kühlräume (49,50) und "den Reaktorinnenraum durchsetzt (Pig. 5)»

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6. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkreislauf (41) mit Umwälzpumpe (42) über einen Wärmetauscher (43) zur Aufwärmung des Speisewassers (45,46) herangezogen ist (Pig. 6).

7. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rohrschlangen (47,48) für die Aufwärmung des Speisewassers (51,52) in den abgetrennten Eläumen (49>5O) beiderseits der Zwischenwand (12) angeordnet sind (Fig. 7)·

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