DE2164127A1 - Reaktordruckgefaess - Google Patents

Description

SIEMENS AKIIENGESELLSCHAI¹T Erlangen

Berlin und München Werner-von-Siemens-Str

YPA 71/9457 Sm/Hgr

Reaktordruckgefäß

Es ist bekannt, Druckgefäße von Kernreaktoren als druckfeste St aiii "behält er auszuführen. Der hierfür erforderliche Aufwand ist jedoch insbes. bei hohen Leistungen sehr groß_B Häufig ist schon dadurch .eine Grenze gegeben, daß die benötigten großen und schweren Stahlbehälter nicht mehr einteilig transportiert werden können und somit eine sehr aufwendige Baustellenmontage mit Dickwandschweißungen erforderlich wird.

Man hat versucht, als Reaktordruckgefäße Spannbetonbehälter zu verwenden, die am Aufstellungsort hergestellt werden. Eine zufriedenstellende Anordnung konnte aber bisher noch nicht erreicht werden, weil der.Beton den im Betrieb vorkommenden hohen Temperaturen nicht gewachsen ist und eine befriedigende Isolierung bisher nicht gefunden wurde. Auch mit den in Spannbetonbehältern vorgesehenen metallischen Auskleidungen, die selbst nicht druckfest sind und ohne Isolierung gegenüber dem Beton unterschiedliche Wärmeausdehnungen aufweisen, konnte das Problem bisher nicht gelöst werden.

Die druckfesten Stahlbehälter von Kernreaktoren sind zumeist mit einem Betonzylinder umgeben, der vor allem als biologischer Schild wirkt und mechanisch wenig beansprucht ist, jedenfalls nicht zur Druckfestigkeit des Stahlbehälters beitragt« Andere Yorschlage wiederum, die einen den Stahlbehälter umgebenden Betonmantel als Sicherheitseinrichtung für den lall vorsehen, daß das Stahlgefäß birst, erfordern einen entsprechend höheren Aufwand, weil sowohl der Stahlbehälter als auch der Betonmantel für den größten, im Reaktor möglichen Druck und für die Kräfte bemessen werden müssen, die umher-

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 - VPA 71/9457 fliegende Bruchstücke des Stahlgefäßes verursachen können.

Die Erfindung bezweckt eine Vereinfachung und VerMIligung eines Reaktordruckgefäßes,das aus einem druckfesten Stahlbehälter und einem diesen umgebenden Betonzylinder besteht (Verbundkonstruktion). G-emäß der Erfindung ist vorgesehen, daß der druckfeste Stahlbehälter aus mindestens zwei in radialer Richtung druckfesten zylindrischen Kesselschüssen und einem vorzugsweise ebenen Boden mit Hilfe des Betonzylinders in axialer Richtung druckfest zusammengepreßt ist.

Bei der Erfindung ist dex- Stahlbehälter in TJmfangsrichtung für sich druckfest. Der Betonzylinder wird also im G-egensatz zu bekannten Druckgefäßen aus Beton, die lediglich eine nicht druckfeste metallische Auskleidung aufweisen, nicht so stark von dem im Reaktor vorhandenen Kühlmittel beansprucht. Das Problem der thermischem Isolierung kann dadurch gelöst werden. Das Spiel zwischen Stahlringen und Betonmantel kann auf 3-5 Tausendstel des Durchmessers der Kesselschüsse beschränkt werden. Bei evtl. Bersten eines Ringes wird dieser daher unmittelbar vom Beton aufgefangen und der Ausströmquerschnitt bleibt minimal.

Der ohnehin vorhandene Betonzylinder liefert aber die in axialer Richtung benötigten Kräfte für ein druckfestes Zusammenpressen der einzelnen Teile des Stahlbehälters. Deshalb kann der Stahlbehälter erheblich einfacher und billiger ausgeführt werden. Z.B. können die Kesselschüsse mit Vorteil mehrlagig ausgebildet werden, wobei nur an den Stoßstellen der Ringe auf der Baustelle eine Dichtschweißung vorgesehen ist, Die Mehrlagigkeit steigert die Sicherheit ganz erheblich, weil allenfalls damit zu rechnen ist, daß einzelne Lagen rissig werden, während der Behälter als Ganzes nicht bersten kann(vorgegebene kritische Rißlänge). Die met aiii 3 eilen Kesselschüsse können auch als Wickelbehälter hergestellt werden. Einzelne Lagen können aber

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auch aus unterschiedlichem Material bestehen. Zweckmäßig ist z.B. eine innere lage aus "besonders korrosionsfestem Stahl.

Der Stahl "behält er wird vorzugsweise über einen nach innen gewölbten Deckel druckfest zusammengespannt. Auf diese Weise vermeidet man eine besondere, d.h. zusätzliche Deckelbefestigung. Mit dieser entfallen zugleich Zugspannungen im Deckel, so daß auch ein Riß nicht zu einem Aufsprengen führen kann. Damit ist das Reaktordruckgefäß praktisch vollkommen berstsich<r.

Gemäß der weiteren Erfindung können alle wesentlichen Kühlmittelleitungen durch den Boden des Stahlbehälters geführt werden. Deshalb brauchen die Kesselschüsse, die gemäß der Erfindung als Reaktordruckgefäß zusammengesetzt werden, keine Anschlußleitungen zu erhalten, so daß sie in einfacher Weise hergestellt und miteinander verspannt werden können. i*ür die bevorzugte Ausführungsfora der Erfindung i?it einer ebenen Platte als Boden sind die Verbindungen zwischen ötahlbehälter und Kühlmittelleitungen besonders einfach herzustellen. Außerdem sind die Kräfte besser zu beherrschen«.

Der Betonzylinder weist vorteilhaft eine Ringbewehrung auf, durch die er schon bei geringen Abmessungen im Bereich des Stahlbehälters die erforderliche Festigkeit erhält. Mit besonderem Vorteil kann er über eine axiale, vorzugsweise im Querschnitt ü-förmige Bewehrung mit einem Betonboden verbunden sein, auf dem der Boden des Stahlbehälters aufliegt. Zweckmäßig ist dabei eine Gleitschicht zwischen dem Boden des Stahloehälters und dem Betonboden, um Reibungskräfte bei Wärmedehnungen klein zu halten. Zwischen dem Stahlbehälter und dein bewehrten Betonzylinder empfiehlt sich eine vorzugsweise gekühlte Schicht aus Isolierbeton, die die thermischen Beanspruchungen vom mechanisch belastenden Betonzylinder fernhalte

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BAD ORJGJNAL

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Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in den Figuren vereinfacht ein Ausführungsbeispiel eines Reaktordruckgefäßes, und zwar in Pig. 1 in einem Schnitt längs der Achse, dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Einzelheit im größeren Maßstab.

Das Reaktordruckgefäß für einen Druckwasserreaktor besteht aus einem druckfesten Stahlbehälter 1 und einem diesen umgebenden Spannbetonzylinder 2. Der Stahlbehälter 1 umfaßt vier gleiche zylindrische Kesselschüsse 4,5,6 und 7, die für die in radialer Richtung wirkenden Kräfte bemessen, also

W in Äieser Richtung in sich druckfest sind. Die Kesselschüsse

sein

können Schmiederinge oder mehrlagige Wickelringe aus Kesselstahl mit einer zusätzlichen inneren Lage 25 aus austenitischem Stahl (Pig. 2). Lediglich an dieser inneren Lage 25 ist eine Dichtschweißung vorgesehen, d.h. eine Schweißnaht im Bereich einer gerundeten Hohlkehle 26 an den Stoßstellen 11 zwischen den einzelnen Kesselschüssen.

Der Boden 8 des Stahlbehälters 1 ist eine ebene Stahlplatte, die vorteilhaft ebenfalls mehrlagig ausgebildet ist und eine innere Lage aus austenitischem Stahl umfaßt. Diese Lage ist ebenfalls mit der austenitischen Lage 25 der Kessel-Schüsse 4,5j6,7 verschweißt. Die gestrichelt dargestellten Leitungen 9 .für das Kühlmittel sind, wie die Figur 1 zeigt, in den ebenen Boden 8 eingesetzt, wo eine einfache Durchdringung mit gut beherrschbaren Kräften entsteht. (Z.B. eingeschraubt und dichtgeschweißt.)

Den. oberen Abschluß des Stahlgefäßes 1 bildet ein Deckel 10, der als Schumi estück oder aus mehrteiligen Blechsegmenten hergestellt und, wie die Figur zeigt, nach innen gewölbt ist, so daß in ihm keine Zugspannungen auftreten können.

Der Spannbetonzylinder 2 besitzt zwei Ringbewehrungen 12 und 13, sowie eine axiale Bewehrung 14 in Form eines TJ, dessen

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Steg durch einen Boden 15 des Spannbetonzylinders 2 verläuft. Dadurch ergibt sich eine gute Verankerung zwischen Zylinder und Boden, auf dem die Stahlplatte 8 über eine z.B. aus Grraphitplatten oder graphitierte Porzellanplatten bestehende Gleitschicht 18 abgestützt ist. Das Stahlgefäß 1 kann deshalb über den Deckel 10 mit Hilfe von Druckgliedern 16 zusammengepreßt werden, die sich gegen eine Schulter 17 des Spannbetonzylinders 2 abstützen. Dadurch erhält man einen druckfesten Stahlbehälter 1 aus den bezeichneten Teilen, ohne daß die Kesselschüsse 4,5,6,7 die in axialer Richtung auftretenden Kräfte aufnehmen müssen. Andererseits ist durch einen Ringspalt 19 zwischen dem Betonzylinder 2 und den Kesselschüssen 4,5,6,7 dafür gesorgt, daß der Beton im normalen Betrieb keine radialen Kräfte aufzunehmen hat. Selbst bei den größten Wärmedehnungen ist durch den Ringspalt 19, dessen Dicke 3-5 Tausendstel des Durchmessers der Kesselschüsse nicht unterschreiten soll, ein Abstand gewährleistet. Die Ringbewehrung 13 wird nur benötigt, weil der Betonsylinder als Sicherheitsgefäß für den Pail eines Bruchs des Stahlbehälters 1 dienen soll.

Der Spannbetonzylinder 2 ist auf der dem Stahlbehälter 1 zugekehrten Seite mit einer Schicht 20 aus Isolierbeton versehen. Auf der Außenseite dieser Schicht, also zwischen dem Isolierbeton und dem Spannbeton ist eine Kühleinrichtung 21 vorgesehen, die als Rohrschlange für Wasserkühlung oder als Spalt für eine Luftkühlung ausgebildet ist.

Mit 22 sind die dem Kesseldeckel 10 zugeordneten !Führungsrohr e für die Steuerstäbe bezeichnet. Da die Kühlmittelleitungen 9 am Boden 8 des Stahlbehälters angebracht sind, brauchen die Kesselschüsse 4 bis 7 keinerlei Leitungsanschlüsse, Stutzen usw. aufzuweisen.

Die Druckglieder 16 sind so ausgeführt, daß sie hydraulisch gedehnt werden können. Auf diese Weise kann eine Vorspannung

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auf den Deckel 10 gegeben werden, die den Stahlbehälter 1 entsprechend dem Betriebsdruck zusammenpreßt und auch die nötige Dichtkraft für die Deckeldichtung erzeugt.

Als Ausführungsbeispiel wurde ein Spannbetonzylinder 2 beschrieben. Die Erfindung kann aber auch mit anderen Bewehrungen verwirklicht werden, mit denen der Betonzylinder den für die axiale Druckfestigkeit des Stahlbehälters 1 erforderlichen Kräften gewachsen ist, z.B. mit sogenannten schlaffen Bewehrungen.

10 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   Reaktordruckgefäß, bestehend aus einem druckfesten Stahlbehälter und einem diesen umgebenden Betonzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der druckfeste Stahlbehälter (1) aus mindestens zwei in radialer Richtung druckfesten zylindrischen Kesselschüssen (4,5»6,7) und einem vorzugsweise ebenen Boden (8) mit Hilfe des Betonzylinders (2) in axialer Richtung druckfest zusammengepreßt ist.

   2. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahlbehälter (1) über einen nach innen gewölbten Deckel (10) druckfest zusammengespannt ist«

   3. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Ringspalt (19) zwischen den Kesselschussen (4,5,67) und dem Betonzylinder (2) ,der 3 bis 5 Tausendstel des Durchmessers der Kesselschüsse beträgt.

   4. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 1, 2 oder 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselschüsse (i_P5_s65 7) mehrlagig ausgebildet sind, wobei nur an einzelnen lagen übereinandergesetzter Kesselschüsse eine Dichtschweißung vorgesehen ist.

   5. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Wickelbehälter als mehrlagige Kesselschüsse (4,5,6,7).

   6. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Lagen (25) aus unterschiedlichem Material bestehen.

   7. Reaktordruckgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle wesentlichen Kühlmittelleitungen (9) durch den Boden (8) des Stahlbehälters (l) geführt sind.

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   Reaktordruckgefäß nach, einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Betonzylinder (2) eine Ringbewehrung (12,13) aufweist und über eine axiale Bewehrung (14) mit einem Betonboden (15) verbunden ist, auf dem der Boden (8) des Stahlbehälters (1) aufliegt.

   9· Reaktordruckgefäß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (8) des Stahlbehälters (l) und dem Betonboden (15) eine Gleitschicht (18) vorgesehen ist.

   10. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 8 oder 9» gekennzeichnet durch eine vorzugsweise gekühlte Schicht (20) aus Isolierbeton zwischen dem Stahlbehälter (1) und dem bewehrten Betonzylinder (2).

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