DE2159677C2

DE2159677C2 - Druckbehälter aus vorgespanntem Beton, insbesondere für einen Kernreaktor

Info

Publication number: DE2159677C2
Application number: DE2159677A
Authority: DE
Inventors: Wieland Dipl.-Ing. Västeraas Krämer
Original assignee: Studsvik Energiteknik AB
Current assignee: Studsvik Energiteknik AB
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1971-12-01
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DK135737C; US3801444A; DE2159677A1; JPS5336166B1; GB1373105A; FR2117230A5; SE348870B; DK135737B

Description

40

Die Erfindung betrifft einen Druckbehälter aus vorgespanntem Beton, insbesondere für einen Kernreaktor, dessen Innenwand mit einer dichten Stahlausklei- ¹^ dung versehen ist und bei dem in dem Beton neben der Stahlauskleidung mehrere mit Auslaßöffnungen ins Freie versehene Kanäle mit porösen Wänden vorgesehen sind, in welche bei einem Leck in der Stahlauskleidung das unter Druck stehende Fließmittel aus dem "> Behälter eindringen kann.

Der Druckbehälter gemäß der Erfindung ist besonders für die Verwendung bei einem Kernreaktor gedacht, kann aber auch auf anderem Gebiet Anwendung finden, z. B. als Reaktor für chemische Reaktionen.

Ein Druckbehälter der eingangs genannten Art ist bereits aus der FR-PS 15 77 543 bekannt. Dort befindet sich in dem Druckbehälter aus Betonblöcken ebenfalls eine dünne Siahlwand, Um bei einer Leckage einen gefährlichen Druckaufbau zwischen den Betonblöcken zu verhindern, sind die Oberflächen der Blöcke mit Kanälen versehen, durch welche das Druckmittel entweichen kann. Der bekannte Druckbehälter erlaubt aber nicht die Feststellung einer Leckage und erst recht nicht die Lokalisierung derselben, denn es sind keine Anzeigevorrichtungen vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den bekannten Druckbehälter so zu verbessern, daß eine Anzeige für gegebenenfalls infolge eines Risses in der Stahlauskleidung ausgetretenes Fließmittel gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Auslaßrohre der Kanäle mit Anzeigevorrichtungen zur Anzeige des unter Druck stehenden Fließmittels in den Kanälen und mit Vorrichtungen zum Absperren und Öffnen der Kanäle versehen sind. Auf diese Weise kann in dem Druckbehälter ausgelaufenes und gegeb» nenfalls unter Druck stehendes Fließmittel vollständig unter Kontrolle gehalten werden, so daß es nicht unkontrolliert in die Umgebung austreten kann. Außerdem kann die Beschädigung der Stahlauskleidung nicht dazu führen, daß sich in dei Betonwand ein gefährlicher Druck aufbaut Durch die Vorrichtungen zum Absperren und öffnen der Kanäle kann außerdem das herauslaufende, unter Druck stehende Fließmittel erforderlichenfalls zurückgehalten oder von den Kanälen freigegeben werden. Mit jedem Kanal kann mindestens ein Auslaßrohr verbunden sein, welches fließmitteldichte Wände aufweisen kann.

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

Die Kanäle sollen nahe an der Stahlauskleidung angeordnet sein. Ein Leckwerden der Stahlauskleidung bedeutet dann, daß ein beliebiger im Beton aufgebauter Druck überwiegend zu den Kanälen geführt wird und sich kein beachtlicher Druck im Beton außerhalb der Kanäle aufbaut. Um dies zu erreichen, sollte der Abstand zwischen zwei benachbarten Kanälen nicht zu groß sein. Ein Druckbehälter mit Längskanälen sollte mindestens zwölf derartiger Kanäle aufweisen, oder mit anderen Worten sollte der Abstand zwischen zwei benachbarten Kanälen die Hälfte des Innenradius des Druckbehälters nicht überschreite^. Dies ist ebenfalls ein geeigneter Minimalabstand zwischen sich am Umfang um den Druckbehälter erstreckenden Kanälen.

Zweckmäßig ist es. wenn erfindungsgemäß die Anzeigevorrichtungen ausdruckempfindlichen Elementen bestehen, die mit jedem Kanal oder mit einer Gruppe von Kanälen verbunden sind. Diese druckempfindlichen Anzeigevorrichtungen tasten den Druck in den Kanälen ab. Alternativ können die Anzeigevorrichtungen aber auch temperaturempfindliche Elemente sein, die einen Temperaturanstieg in den Kanälen anzeigen, oder eine Einrichtung zur Anzeige der Gegenwart von radioaktiver Substanz in den Kanälen. Die Anzeigevorrichtungen können in den <\uslaBrohren für jeden Kanal oder jede Gruppe von Kanälen angeordnet sein.

Das unter Druck stehende Fließmittel, welches durch ein Leck in der Stahlauskleidung entweicht, wird im allgemeinen zum nächstliegenden Kanal strömen. Mit Hilfe der Anzeigevorrichtung ist es dann möglich, festzustellen oder einen Hinweis dafür zu bekommen, wo das Leck liegt. Die Genauigkeit dieser Anzeige kann weiter dadurch gesteigert werden, daß erfindungsgemäß die Kanäle in mindestens zwei Gruppen angeordnet sind und die Kanäle der einen Gruppe einen Winkel mit den Kanälen der anderen Gruppe bilden. Wenn dann eine Anzeige auf einem Kanal erhalten wird, kann das Leck ersichtlich in dem Bereich liegen, wo sich die beiden Kanäle überschneiden. Eine Gruppe kann aus Längskanälen und die andere aus Umfangskanälen bestehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die

Kanäle so anzuordnen, daß sie sich schraubenlinienförmig oder spiralig um den Druckbehälter erstrecken, wobei eine Gruppe eine rechtsdrehende und die andere Gruppe eine linksdrehende Schraube beschreibt Die Fließmitteldichtigktit des Druckbehälters kann in der angezeigten Weise nicht nur während des Betriebes getestet werden, sondern beispielsweise auch während Übernahmeversuchen. Die Vorrichtungen zum Absperren und Öffneii der Kanäle sind vorzugsweise Ventile verschiedenster Art, z. B. Sicherheitsventile, die sich automatisch öffnen, wenn der Druck in den Kanälen einen bestimmten 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 Stahlauskleidung ist es das beste, den Aufbau eines gewissen Druckes in dem Kanal oder in den nächst dem Leck angeordneten Kanälen zu gestatten, bevor die Ventile öffnen. Die Druckkanäle sind perforiert, und deshalb wird das Entweichen der Fließmittel im Beton über die gesamte Länge des Kanals verteilt Dies verhindert jeden gefährlichen Druckaufbau in der dem LecK nächstliegenden Zone.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auslaßrohre in eine gemeinsame Kammer münden. Im Falle vertikaler Auslaßrohre wird die gemeinsame Kammer in üblicher Weise unter dem Druckbehälter angeordnet sein. In einem Kernreaktor, in welchem unter Druck stehendes Fließmittel durch Wasser oder Dampf gebildet wird, wird die gemeinsame Kammer in üblicher Weise mit einer sogenannten Druckunterdrückungskammer verbunden sein, d. h. das entweichende heiße Wasser oder der Dampf wird zu einem kaltes Wasser enthaltenden Bassin geführt, wodurch somit der Aufbau eines gefährlichen Dampfdruckes verhindert wird.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung auch, wenn die Kanäle auch die Kabel für die Vorspannung des Betons enthalten. Günstig ist es auch, wenn die Kanäle dicht neben der Stahlauskleidung angeordnet sind, vorzugsweise zwischen der Stahlauskleidung in den innersten Vorspannkabeln. Für die Vorspannkabel ist es erfindungsgemäß also möglich, sich durch die Kanäle zu erstrecken, so daß beispielsweise die Kanäle zum Sammeln des entweichenden unter Druck stehenden Fließmittels identisch mit denen sind, die für die innersten Vorspannkabel verwendet werden.

Ausführungsbeispiele des Druckbehälters nach der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen

Fig. 1—5 vereinfachte Vertikalschnitte durch fünf Ausführungsformen des Druckbehälters gemäß der Erfindung und

Fig. 6 die Art der Anordnung von zwei Sätzen von Kanälen, um einen Winkel zueinander zu bilden.

Der Druckbehälter der Fig.] besteht aus einem Betonbehälter 1, der durch Längskabel 2 und Umfangskabei 3 vorgespannt ist. Die Innenwand des Behälters ist mit einer Stahlauskleidung 5 bedeckt. Rund um den Hohlraum 4 des Behälters sind mehrere Kanäle 6 mit perforierten oder porösen Wänden angeordnet. Die Kanäle bestehen aus einem axialen Abschnitt 6a und einem radialen Abschnitt 6b, der sich eng am oberen Ende der Stahlauskleidung bis zu einer Stelle neben der Achse des zylindrischen Druckbehälters erstreckt.

Auslaßrohre 8 erstrecken sich von den Kanälen 6 nach unten in eine Kammer 9 unter dem Druckbehälter selbst. Angekoppelt an die Auslaßrohre 8 sind

druckempfindliche Elemente bzw. Anzeigevorrichtungen 10, die mittels nicht gezeigter Anlagen in einrm Steuer- oder Kontrollraum abgelesen werden können. Die Auslaßrohre 8 sind mittels Sicherheitsventile 11 abgeschlossen, die sich bei einem vorbestimmten Druck öffnen.

Die Kammer 9 kann eine solche Größe haben, daß sie 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 Die Kammer 9 kann als ein Bassin für kaltes Wasser ausgebildet sein, so daß sie als eine Druckunterdrükkungskammer arbeitet wenn das unter Druck stehende Fließmittel Dampf oder heißes Wasser ist

Ein entfernbarer Stopfen 12 im Boden des Druckbehälters schafft den Zugang zum Inneren desselben.

Der Druckbehälter 1 der F i g. 2 ist auf Halterungen 15 innerhalb eines verstärkten Betonbehälters 14 angeordnet. Stopfen 16 und 17 in *..-n oberen Wänden des Betonbehälters 14 und des D. uckbehälters 1 schaffen den Zugang zum Inneren desselben. Die Auslaßrohre 8 aus den Kanälen erstrecken sich durch die zylindrische Seitenwand des Druckbehälters. Die Anzeigevorrichtungen 10 und die Ventile 11 sind in einem Winkelabstand zwischen dem Druckbehälter 1 und dem Betonbehälter 14 angeordnet. Der untere Teil des Betonbehälters 14 kann mit kaltem Wasser gefüllt sein, um eine Druckunterdrückungskammer zu bilden. Alternativ kann der Betonbehälter mit einer getrennten Druckunterdrückungskammer in Verbindung stehen.

In der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die obere Wand des Druckbehälters 1 aus einer entfernbaren Abdeckung 19. Die Kanäle 18 für die Aufnahme des ausfließenden, unter Druck stehenden Fließmittels weisen sich axial erstreckende Teile 18a und 186 auf, die radial im Boden des Druckbehälters verlaufen. Die Auslaßrohre 8 stehen mit den Radialteilen 18b in Verbindung. Die Anzeigevorrichtung 10 und die Ventile 11 sind in der Kammer 9 angeordnet, wie dies z. B. bei der Ausführungsform der F i g. 1 der Fall ist.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform besteht die obere Wand des Druckbehälter- aus einer entfernbaren Abdeckung 20, die mitte's Befestigungsgliedern 21 am Druckbehälter befestigt ist. Die sich axial erstreckenden Vorspannungskabel 22 sind an Ankergliedern 24 und 25 oben und unten am Druckbehälter 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.

Der Druckbehälter 1 der Fig. 5 ist in einem Betonbehälter 14 der bezüglich Fig. 2 beschriebenen An angeordnet. Die Abdeckung 20. die von der bezüglich F i g. 4 beschriebenen Art ist. weist Kanäle 26 mit porösen Wänden auf. Diese Kanäle 26 nehmen jede« unter Druck steh°nde Fließmittel auf, das durch die Abdeckung 20 infolge einer Beschädigung der Stahlaus· ^kleidung 5a herausfließt, welche die innere Oberfläche Täes Deckels 20 abdeckt. Die Kanäle 25 stehen über Auslaßrohre 8 mit druckempfindlichen Anzeigevorrichtungen 10 und Sicherheitsventilen 11 in Verbindung, die in dem Raum zwischen der Oberseite des Druckbehälters und dem Betonbehälter 14 angeordnet sind.

Fi g. 6 zeigt schematisch, wie eine Gruppe gegenseitig zueinander paralleler Kanäle 27 angeordnet sein kann, um einen Winkel zu einer anderen Gruppe von

gegenseitig parallelen Kanälen 28 zu bilden. Die Kanäle in den zwei Gruppen überschneiden einander in einem gewissen Abstand in jedem Falle und stehen deshalb nicht miteinander in Verbindung. Jeder Kanal 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 ,Kanälen 27a und 28s zu entweichen versuchen, und der in diesen zwei Kanälen steigende Druck wird von den Druckmessern 30a und 30b angezeigt. Folglich kann der Leckagebereich leicht lokalisiert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckbehälter aus vorgespanntem Beton, insbesondere für einen Kernreaktor, dessen Innenwand mit einer dichten Stahlauskleidung (5) versehen ist und bei dem in dem Beton neben der Stahlauskleidung (5) mehrere mit Auslaßöffnungen ins Freie versehene Kanäle mit porösen Wänden vorgesehen sind, in welche bei einem Leck in der Stahlauskleidung das unter Druck stehende Fließ- Ό mittel aus dem Behälter eindringen kann, dadurch gekennzeichnet, daß Auslaßrohre(8, 29) der Kanäle (6, 18, 23, 26, 27, 28) mit Anzeigevorrichtungen (10) zur Anzeige des unter Druck stehenden Fließmittels in den Kanälen (6,18, 23, 26, 27, 28) und mit Vorrichtungen (11) zum Absperren und Öffnen der Kanäle versehen sind.

Z Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtungen (10) aus druckempfindlichen Elementen bestehen, die mit ²ⁿ jedem Kanal (6, 18, 23, 26, 27, 28) oder mit einer Gruppe von Kanälen verbunden sind.

3. Druckbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (27, 28) in mindestens zwei Gruppen anf eordnet sind und die Kanäle (27) der einen Gruppe einen Winkel mit den Kanälen (28) der anderen Gruppe bilden.

4. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (23) auch die Kabel (Γ"¹) für die Vorspannung des Betons enthalten.

5. Druckbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichne', daß die Auslaßrohre (8) in eine gemeinsame Kammer (9) münden.

6. Druckbehälter nach Anspruch 5, dadurch ^ gekennzeichnet, daß die gemeinsame Kammer (9) mit einer Druckunterdrückungskammer in Verbindung steht.