DE2164127B2 - Reaktordruckgefaess - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Reaktordruckgefäß, bestehend aus einem druckfesten Stahlbehälter und einem diesen umgebenden Betonzylinder, wobei der Stahlbehälter aus mindestens zwei in radialer und axialer Richtung druckfesten zylindrischen Kesseischüssen besteht und mit Hilfe des Betonzyünders in axialer Richtung druckfest zusammengepreßt ist.

Ein solches Reaktordruckgefäß ist bekannt (GB-PS 08 600). Hierbei ist der Betonzylinder als Stützkessel für den Stahlbehälter ausgebildet, d. h., wenn sich der Stahlbehälter im Betrieb axial und radial dehnt, übernimmt der Betonzylinder einen Teil der Reaktionskräfte. Das bedeutet, daß die Kesselschüsse satt am Innenumfang des Betonzylinders anliegen müssen, woraus sich das Problem der thermischen Isolierung ergibt, da bekanntlieh der Beton, wenn er unmittelbar an dem sich erwärmenden und abkühlenden Stahlbehälter anliegt, diese Temperaturwechselbeanspruchung mitmachen muß. Der größte Teil des Betonzylinders ist beim bekannten Reaktordruckgefäß aus Segmenten oder Blöcken zusammengesetzt, welche durch Spannkabel oder Zuganker zusammengehalten werden. Die Stützfunktion des Betonzyünders setzt voraus, daß der Stahlbehälter eine stetige konvexe Form aufweist, damit überall die nach innen gerichteten und jeweils senkrecht zur Oberfläche des Stahlbehälters verlaufenden Stützkräfte ausgeübt werden können. Es ist also eine stetig-konvexe Fcrm des Stahlbehälters erforderlich. Weiterhin ist die Zugänglichkeit beim bekannten Reaktordruckgefäß dadurch beeinträchtigt, daß eine Vielzahl der axialen Spannkabel bzw. Zuganker und auch die die kopfseitige Wölbung überspannenden Spannkabel gelös» werden müssen, bevor man an den Stahlhehälter von oben herankommt. Dies ist aber für Wiederholungsprüfungen wichtig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Reaktordruckgefäß der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die thermische Isolierung in radialer Richtung verbessert ist, daß zumindest für die Bodenseite eine Wölbung des Stahlbehälters nicht erforderlich ist und daß schließlich auch die Zugänglichkeit zum Stahlbehälter verbessert ist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Stahlbehälter in radialer Richtung in sich druckfest ist, d. h. die Kesselschüsse auch zugfest sind, daß der Stahlbehälter in an sich bekannter Weise einen nach innen gewölbten Deckel in einen ebenen Boden aufweist und daß die Zusammenpressung des Stahlbenälters über den nach innen gewölbten Deckel erfolgt.

Nach innen gewölbte Deckelpartien sind bei Spann betondruckbehältem von Kernreaktoren, die eine gasdichte Innenhaut aufweisen, an sich bekannt (GR-PS 8 61 513).

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß der Betonrylinder im Gegensatz zu bekannten Druckgefäßen aus Beton, die lediglich eine nicht druckfeste metallische Auskleidung aufweisen, nicht so stark von dem im Reaktor vorhandenen Kühlmittel beansprucht wird, daß der Betonzylinder aber andererseits die in axialer Richtung benötigten Kräfte für ein druckfestes Zusammenpressen der einzelnen Teile des Stahlbehälters liefert. Die Krafteinleitiing erfolgt hierbei über den nach innen gewölbten Deckel, welcher beim Brennelementwechsel, zum Zwecke der Wiederholungsprüfungen oder dergleichen mit relativ geringem Aufwand abnehmbar ist und eine Zugänglichkeit zum Inneren des Stahibehälters gewährleistet, da er unschwer so ausgebildet werden ';ann, daß er den gesamten Durchmesser des Stahlbehälters überspannt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein zwischen den Kesselschüssen und dem Betonzylinder vorgesehener Ringspalt 3 - 5 Tausendstel des Durchmessers der Kesselschüsse beträgt, weil hierdurch einerseits die thermische Isolierung zwischen Stahlbehälter und Betonzylinder gewährleistet ist, andererseits bei eventuellem Bersten eines Ringes dieser unmittelbar vom Beton aufgefangen wird und mithin der Ausströmquerschnitt minimal bleibt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Kesselschüsse

mehrlagig ausgebildet, wobei nur an einzelnen Lagen übereinander gesetzter Kesselschüsse eine Dichtschweißung vorgesehen ist Diese Dichtschweißungen können an der Baustelle vorgenommen werden. Die Mehrlagigkeit steigert die Sicherheit ganz erheblich, weil allenfalls damit zu rechnen wäre, daß einzelne Lagen rissig werden, während der Behalter al? Ganzes nicht bersten kann (vorgegebene kritische Rißlänge). Die metallischen Kesselschüsse können auch als Wikkelbehälter hergestellt werden. Einzelne Lagen können weiterhin aus unterschiedlichem Material bestehen, vorzugsweise eine innere Lage aus besonders korrosionsfestem Stahl.

Gemäß einer Weiterbildung der 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. Für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit einer ebenen Platte als Boden sind die Verbindungen zwischen Stahlbehälter 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 U-förmige Bewehrung mit einem Betonboden verbunden sein, auf dem der Boden des Stahlbehälters aufliegt. Zweckmäßig ist dabei eine Gleitschicht zwischen dem Boden des Stahlbehälters und dem Betonboden, um Reibungskräfte bei Wärmedehnungen klein zu halten. Zwischen dem Stahlbehaltet ; nd dem bewehrten Betonzylinder empfiehlt sich eine vorzugsweise gekühlte Schicht aus Isolierbeton, die die thermischen Beanspruchungen vom mechanisch belastenden Beton/ylmdcr fernhält.

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

Das Reaktordruckgefäß für einen Druckwasstrreaktor besteht aus einem druckfesten Stahlbehälter 1 und einem diesen umgebenden Spannbetonzylinder 2. Der Stahlbehälter 1 umfaßt vier gleiche zylindrische Kesselschüssc 4, 5, 6 und 7, die für die in radialer Richtung wirkenden Kräfte bemessen, also in dier.er Richtung in sich druckfest sind. Die Kesselschüsse können Schmiederingen sein oder mehrlagige Wickelringe aus Kesselstahl mit einer zusätzlichen inneren Lage 25 aus austenitischem Stahl (F i g. 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 Kesselschüsse 4, 5, 6, 7 verschweißt Die gestrichelt dargestellten Leitungen 9 für das Kühlmittel sind, wie die F i g. 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 Schmiedestück 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 U, dessen 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 Graphitplatten oder graphitierten 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 Betonzylinder als Sicherheitsgefäß für den Fall eines Bruchs des Stahlbehälters 1 dienen soll.

Der Spannbetonzylinder 2 ist auf der dem Siahlbehälter 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 Führungsrohre 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 auf den Deckel 10 gegeben werden, die den Stahlbehälter 1 entsprechend dem Betriebsdruck zusammenpreßt und auch die nötige Dichtkraft für die Deckeldichfing 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Reaktordruckgefäß, bestehend aus einem druckfesten Stahlbehä'ter und einem diesen umgebenden Betonzylinde , wobei der Stahlbehälter aus mindestens zwei in radialer und axialer Richtung druckfesten zylindrischen Kesselschüssen besteht und mit Hilfe des Betonzylinders in axialer Richtung druckfest zusammengepreßt ist, dadurch ge- ig kennzeichnet, daß der Stahlbehälter (1) in radialer Richtung in sich druckfest ist, & h. die Kesselschüsse (4, 5,'6, 7) auch zugfest sind, und daß der Stahlbehälter (1) In an sich bekannter Weise einen nach innen gewölbten Deckel (10) und einen ebenen Boden (8) aufweist und daß die Zusammenpressung des Stahlbehälters (1} über den nach innen gewölbten Deckel (iO) erfolgt.

2. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Ringspalt (19) zwischen den Kesselschüssen (4, 5,6, 7) und dem Betonzylinder (2), der 3 bis 5 Tausendstel des Durchmessers der Kesselschüsse beträgt

3. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselschüsse (4, 5. 6,7) mehrlagig ausgebildet sind, wobei nur an einzelnen Lagen übereinandergesetzter Kesselschüsse e;ine Dichtschweißung vorgesehen ist.

4. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Wickeibehälter als mehrlagige Kessdschüsse (4.5.6,7).

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

6. Reaktordruckgefäß nach e^;nem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle wesentlichen Kühlmittelieitungen (9) durch den Boden (8) des Stahlbehälters (1) geführt sind.

7. Reaktordruckgefäß nach einem der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Beionzy- ·ο linder (2) eine Ringbewehrung (12, 13) aufweist und über eine axiale Bewehrung (14) mit einem Betonboden (15) verbunden ist, auf dem der Boden (8) des Stahibehälters (1) aufliegt.

8. Reaktordruckgefäß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (8) des Stahlbehälters (1) und dem Betonboden (15) eine Gleitschicht (18) vorgesehen ist

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