DE2159677A1

DE2159677A1 - Druckkessel, insbesondere fur einen Kernreaktor

Info

Publication number: DE2159677A1
Application number: DE19712159677
Authority: DE
Inventors: Wieland Dipl Ing Vasteraas Kramer (Schweden)
Original assignee: Studsvik Energiteknik AB
Current assignee: Studsvik Energiteknik AB
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1971-12-01
Publication date: 1972-06-15
Also published as: SE348870B; DK135737B; JPS5336166B1; US3801444A; GB1373105A; FR2117230A5; DE2159677C2; DK135737C

Description

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Aktiebolaget Atomenergi, Liljeholmsvägen 32, Stockholm/Schweden

DRUCKKESSEL, INSBESONDERE FÜR EINEN KERNREAKTOR

Priorität vom 2. Dezember 1971 aufgrund der schwedischen Patentanmeldung Nr. 16 340 / 70

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckkessel, insbesondere mit einem Behälter aus vorgespanntem Beton und einer Dichtungsstahl-Auskleidung auf der Innenwand deBehälters. Der Druckkessel ist besonders für die Verwendung bei einem Kernreaktor gedacht, kann aber auch auf anderen Gebieten Anwendung finden» z.B. als Reaktor für chemische Reaktionen.

Wenn die Stahlauskleidung auf der Innenwand des Behälters springen und ein Leck bekommen sollte, dann kann das in dem Druckkessel enthaltene Fließmittel den porösen Beton durchdringen. Da die Betonwand eine erhebliche Dicke hat, kan das Fließmittel dort einen Druck aufbauen, der die Belastung auf die Vorspannungskabel oder -seile steigern kann, mit dem Ergebnis, daß der Druckkessel bricht. Betrachtet man einen Druckkessel für einen Kernreaktor, dann kann das Vorstehende

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bedeuten, daß das herauslaufende radioaktive Fließmittel die gesamte Betonmasse und mögib herweise die Reaktorumgebung verunreinigen kann, wenn das Medium durch den Beton nach außen hindurchzudringen vermag.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffing eines Druckkessels, bei dem die Beschädigung der Stahlaus-. ^ kleidung nicht zum Aufbau eines gefährlichen Druckes in der Betonwand führt. Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung eines Druckkessels, in dem jedes unter Druck stehende Leckage-Fließmittel unter vollständiger Kontrolle gehalten wird, so daß es nicht in unkontrollierter Weise in die Umgebung austreten kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung bei der Schaffung eines Druckkessels besteht darin, daß eine Anzeige in diesem gegeben wird, wenn unter Druck stehendes Fließmittel nach außen durch dnen Riß in der Stahlauskleidung herauszulaufen beginnt.

Der Druckkessel gemäß dieser Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Beton, neben der Stahlauskleidung mehrere geschlossene Durchgänge mit porösen oder perforierben Wänden vorgesehen sind, in welche das unter Druck stehende Fließmittel aus dem Behälter im Fall eines Leckes in der Stahlauskleidung eintreten kann; ferner, daß Auslaßrohre vorgesehen sind, um die Durchgänge einerseits mit den Anzeigevorrichtungen zur Anzeige der Gegenwart des unter Druck stehenden Fließmittels in den Durchgängen und andererseits mit den Abschaltgliedern zu verbinden, vermittels deren das heraus-

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laufende, unter Druck stehende Fließmittel erforderlichenfalls zurückgehalten oder von den Durchgängen freigegeben werden kann. Ein oder mehrere Auslaßrohre können mit je dem Durchgang verbunden sein, und die Ausgangsrohre können fließmitteldichte Wände haben.

Die Durchgänge werden dadurch erzeugt, daß man Kerne in dem zum Gießen des Betons verwendeten Formstück anordnet., die entfernt werden, wenn der Beton ausgehärtet ist. Alternativ g können Betonrohre oder perforierte Stahlrohre in das Werkstück gelegt werden, die im Beton verbleiben können.

Die Durchgänge sollen nahe an der Stahlauskleidung angeordnet sein. Ein Lecken der Stahlauskieidung bedeutet daim₈ daß irgendein im Beton aufgebauter Druck überwiegend ssu den Durchgängen geführt wird und sich kein beachtlicher Druck in dem Beton außerhalb der Durchgänge aufbaut. Um dies zu erreichen, sollte der Abstand zwischen zwei benachbarten Durchgängen nicht zu groß sein. Ein Druckkessel mit Längs- f durchgängen sollte mindestens zwölf derartiger Durchgänge aufweisen, oder mit anderen Worten, sollte der Abstand zwischen zwei benachbarten Durchgängen die Hälfte des Innenradius des Druckkessels nicht überschreiten. Dies ist ebenfalls ein geeigneter Minimalabstand zwischen sich am Umfang um den Druckkessel erstreckenden Durchgängen«

Die AnEe3 gevorrichtungen werden in üblicher Weise aus druckempf ■ .iidJichon Elementen hergestellt, die den Druck in dm ;iar;n-;'^;i^: --λϊϊ ;=,h^-.-.giea_s Alternativ köanss die Amael^srcr«

richtungen beispielsweise durch temperaturempfindliche Elemente aufgebaut sein, die einen Temperaturanstieg in den Durchgängen anzeigen, oder eine Einrichtung zur Anzeige der Gegenwart einer radioaktiven Substanz in den Durchgängen· Die Anzeigevorrichtungen können in den Auslaßrohren für jeden Durchgang oder jede Gruppe von Durchgängen angeordnet sein.

Das unter Druck stehende Fließmittel, das durch ein Leck in der Stahl-auskleidung entweicht} wird im allgemeinen zum nächstliegenden Durchgang fließen. Mit Hilfe der Anzeigevorrichtungen ist es dann möglich, festzustellen oder einen Hinweis zu bekommen, wo das Leck liegt· Die Genauigkeit dieser Anzeige kann gesteigert werden, wenn zwei Gruppen von Durchgängen vorgesehen sind, so daß die Durchgänge in der einen Gruppe einen Winkel zu denen in der anderen Gruppe bilden» Venn eine Anzeige dann auf einem Durchgang in jeder erhalten wird, dann kann das Leck offensichtlich in dem Bereich liegen, wo sich die beiden Durchgänge überschneiden. Eine Gruppe kann aus Längsdurchgängen und die andere aus Umfangsdurchgängen bestehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Durchgänge so anzuordnen, daß sie sich schraubenlinienförmig oder spiralig um den Druckkessel erstrecken, wobei eine Gruppe eine rechtsdÄhende und die andere Gruppe eine linksdrehende Schraube beschreiben. Die Fließmitteldichtigkeit des Druckkessels kann in der angezeigten Weise nicht nur während des Betriebes getestet werden, sondern beispielsweise auch während Übernahmeversuchen.

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Die Absehalt glieder werden vorzugsweise von Ventilen verschiedener Art gebildet, z.B. Sicherheitsventilen, die sich automatisch öffnen, wenn der Druck in den Durchgängen einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Alternativ können die Ventile von Hand geöffnet werden. In einem Kernreaktor werden sie dann üblicherweise ferngesteuert sein. Im Falle eines Leckes in der Stahlauekleidung ist es das Beste, den Aufbau eines gewissen Druckes in dem Durchgang oder in den nächst dem Leck angeordneten Durchgängen zu gestatten, bevor die Ventile öffnen. Die Druckdurchgänge .sind perforiert, und deshalb wird das entweichende Fließmittel im Beton über die gesamte Länge des Durchganges verteilt« Dies verhindert jeden gefährlichen Druckaufbau in der Zone nächst dem Leck.

Die Auslaßrohre von den Durchgängen werden in üblicher Weise so angeordnet sein, daß sie sich in eine gemeinsame Kammer öffnen» Im Falle vertikaler Auslaßrohre wird die gemeinsame Kammer in üblicher Weise unter dem Druckkessel angeordnet \

sein« In einem Kernreaktor, in dem unter Druck stehendes Fließmittel durch Wasser oder Dampf gebildet wird, wird die gemeinsame Kammer in üblicher Weise rait einer sogenannten Druck-TJnterdrückungskamiiior verbunden sein, d.h. das entweichende he6ße lasser oder dar Dampf wird zu einem kaltes Wasser enthaltenden Bassin geführt, wodurch somit der Aufbau eines gefährlichen Dampfdruckes verhindert wird.

Die Durchgänge sollten dicht neben der Stahlauskleidung angeordnet sein und vorzugsweise zwischen der Staklaus-

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kleidung xmgdKraedmcMra^

in den innersten Vorspannkabeln. Es ist jedoch

für die Vorspannkabel möglich₉ sich durch die Durchgänge zu strecken, so daß beispielsweise die Durchgänge zum Sammeln des entweichenden unter Druck stehenden Fließmittels identisch mit denen sind, die für die innersten Vorspannkabel verwendet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungemöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigent

Die Figuren 1-5 vereinfachte Vertikalschnitte durch fünf Ausführungsformen des Druckkessels gemäß der Erfindung und Fig. 6 die Art der Anordnung von zwei Sätzen von Durchgängen, um einen Winkel zueinander zu bilden.

Xn den Figuren sind ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen·

Der Druckkessel der Fig. 1 weist einen Betonbehälter 1 auf, der durch Längekabel 2 und Umfangekabel 3 vorgespannt ist» Die Innenwand dee Behälters ist mit einer Stahlauskleidung bedeckt, pund um den Hohlraum h des Behälters sind mehrere Durchgänge 6 mit permeable» Wänden angeordnet* Die Durchgänge bestehen aus einem axialen. Atesclinitt 6a und einem radialen Abschnitt 6b, der sich eng am oberen Ende der Stahlanskleidung bis xa einer Stelle neben, der Achse des zylindrischen Druckkessele erstreckt.

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Auslaßrohre 8 erstrecken sich von den Durchgängen 6 nach unten in eiiran Behälter 9 unter dem Druckkessel selbst» Angekoppelt an die Auslaßrohre 8 sind druckempfindliche Elemente 10, die vermittels nicht gezeigter Anlagen in einem Steuer- oder Kontrollraum gelesen werden können. Die Auslaßrohre 8 sind vermittels Sicherheitsventile 11 abgeschlossen, die sich bei einem vorbestimmten Druck öffnen.

Der Behälter 9 kann eine solche Größe haben, daß er bei einem Maximalbruch in der Stahlauskleidung 5 die gesamte entweichende unter Druck stehende Flüssigkeit bzw. das Fließmittel aufnehmen kann, ohne daß man den Aufbau eines gefährlichen Druckes riskiert. Der Behälter 9 kann als ein Bassin für kaltes Wasser ausgebildet sein, so daß er als eine Druck-Unterdrückungskammer arbeitet, wenn das unter Druck stehende Fließmittel Dampf oder heißes Wasser ist.

Ein entfernbarer Stopfen 12 im Boden des Druckkessels f

schafft den Zugang zum Inneren desselben»

Der Druckkessel 1 der Fig. 2 ist auf Halterungen 15 innerhalb seines verstärkten Betonbehälters 1U angeordnet. Stopfen 16 und 17 in den oberen Wänden des Behälters und des Druckkessels schaffen den Zugang zum Inneren desselben. Die Auslaßrohre 8 aus den Durchgängen erstrecken sich durch die zylindrische Seitenwand des Druckkessels. Die Elemente 10 und die Ventile 11 sind in einem Winkelabstand zwischen

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dem Druckkessel und dem Behälte3?angeordnet. Der untere Teil des Behälters 14 kann mit kaltem Wasser gefüllt sein, um eine Druck-Unterdrückungskammer zu bilden. AlternatL ν kann der Behälte^folt einer getrennten Druckunterdrückungskaminer in Verbindung stehen.

In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die obere Wand des Druckkessels 1 aus einem entfernbaren Mittel oder einer Abdeckung 19· Die Durchgänge 18 für die Aufnahme des ausfließenden, unter Druck stehenden Fließmittels weisen sich axial erstreckende Teile 18a und 18b auf, die sich radial in der Bodenwand des Druckkessels erstrecken. Die Auslaßrohre 8 stehen mit den Radialteilen 18b in Verbindung. Die Elemente 10 und die Ventile 11 sind in der Kammer 9 angeordnet, wie dies z.B. bei der Ausführungsform der Fig. 1 der Fall ist.

Bei der in Fig. k dargestellten Ausführungsform besteht die obere Wand des Druckkessels aus einer entfernbaren Abdeckung 20, die vermittels Befestigungsgliedern 21 am Druckkessel befestigt ist. Die sich axial erstreckenden Vorspannungskabel 22 sind an Ankergliedern Zh und 25 oben und unten am Druckkessel befestigt. Die Kanäle 23 für diese Vorspannungskabel 22 stehen mit den Auslaßrohren in Verbindung. Folglich dienen die Kanäle 23 dem zweifachen Zweck, nämlich der Aufnahme der Vorspannkabel 22 und der Aufnahme des unter Druck stehenden Leckage-Fließmittels.

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Der Druckkessel 1 der Fig. 5 ist in einem Behälter ^k der bezüglich Fig. 2 beschriebenen Art angeordnet. Die Abdekkung 20, die von der bezüglich Fig. k beschriebenen Art ist, •weist Durch gänge 26 mit porösen Wänden auf. Diese Durchgänge 2.6 nehmen Jedes unter Druck stehende Fließmittel auf, das durch die Abdeckung 20 herausfließt infolge einer Beschädigung der Stahlauskleidung 5&i die die innere Oberfläche des Deckels 20 abdeckt. Die Durchgänge 26 stehen über Auslaßrohre 8 mit druckempfindlichen Elemerfcen 10 und g

Sicherheitsventilen 11 in Verbindung, die in dem Raum zwischen der Oberseite des Druckkessels und dem Behälter 14 angeordnet sind.

Flg. 6 zeigt schematisch, wie eine Gruppe gegenseitig zueinander paralleler Durchgänge 27 angeordnet sein kann, um einen Winkel zu einer anderen Gruppe von gegenseitig parallelen Durchgängen 28 zu bilden. Die Durchgänge in den zwei Gruppen überschneiden einander unter einem gewissen Abstand in jedem Falle und stehen deshalb nicht miteinander in Verbindung. Jeder Durchgang ist durch ein Auslaßrohr 29 mit einem Druckmesser 30 und einer Abschaltvorrichtung 31» beispielsweise einem Sicherheitsventil, verbunden. Wenn ein Leck in dem bei 32 gezeigten Bereich auftritt, wird das herauslaufende, unter Druck stehende Fließmittel zu den Durchgängen 27a und 28a zu entweichen versuchen, und der in diesen zwei Durchgängen steigend-e Druck wird von den Druckmessern 30a und 30b angezeigt. Folglich kann der LeckagebezsLch leicht lokalisiert werden.

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Claims

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Patentansprüche

f 1.J Druckkessel, insbesondere für einen Kernreaktor , mit einem Kessel aus vorgespanntem Beton und dLner dichten Stahlauskleidung auf der Innenwand des Kessels, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Beton neben der Stahlauskleidung mehrere Durchgänge mit porösen oder perforierten Wänden vorgesehen sind, in welche das unter Druck stehende F-ießmittel aus dem Behälter im Falle eines Leckes in der Stahlauskleidung eindringen kann, daß Auslaßrohre zur Verbindung der Durchgänge einerseits mit Anzeigevorrichtungen zur Anzeige der Gegenwart des unter Druck stehenden Fließmittels in den Durchgängen und andererseits mit den Abschaltgliedern angeordnet sind, vermittels deren das herauslaufende, unter Druck stehende Fließmittel erforderlichenfalls zurückgehalten oder aus den Durchgängen freigegeben werdai kann·

2. Druckkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtungen aus druckempfindlichen Elementen bestehen, die mit jedem Durchgang der Gruppe von Durchgängen verbunden sind.

3. Druckkessel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge in mindestens zwei Gruppen abordnet sind und die Durchgänge in der einen Gruppe einen Winkel mit den Durchgängen in der anderen Gruppe

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bilden, um den Bruch in der Stahlauskleidung lokalisieren zu können.

k. Druckkessel nach einem der Ansprüche 1-3* dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgänge auch die Kabel für die Vorspannung des Betons enthalten.

5· Druckkessel nach einem der Ansprüche 1 bis h_$ dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßrohre sich in eine gemeinsame g Kammer öffnen.

6. Druckkessel nach Anspruch 5f dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Kammer mit einer sogenannten Druck-Unterdrückungskammer in Verbindung steht.

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