DE2200471C3

DE2200471C3 - Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Umgebung beim Bruch eines Reaktor-Druckgefäßes

Info

Publication number: DE2200471C3
Application number: DE2200471A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 8035 Gauting Klang
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1972-01-05
Filing date: 1972-01-05
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2200471A1; DE2200471B2

Description

Die Erfindung betrifft eice Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Umgebung beim Bruch eines Hochdruckgefäßes, insbesondere eines Res^L!or-Druckgefäßes, bestehend aus einem das Druckgefäß umgebenden Berstbehälter aus Stahl- oder Spannbeton, der durch eine rundumlaufende Fuge in einen oberen und einen unteren Teil getrennt ist und bei dem beide Teile durch dehnbare, axiale Zugglieder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Bei einer bekannten Sicherheitsvorrichtung dieser Art ist das Druckgefäß mit allseitigem Spiel in einem zylindrischen Berstbehälter aus Spannbeton untergebracht, dessen obere öffnung durch eine Abfangkonstruktion abgedeckt ist (DT-OS 19 34 748). Die Abfangkonstruktion, die aus Balken aus Beton, Stahl oder einer Beton-Stahlkonstruktion besteht und die starr oder elastisch mit dem Berstbehälter verbunden sein kann, soll ein Wegschleudern von Teilen des Druckgefäßdekkels oder von auf ihm befestigten Komponenten bei einem Druckgefäßbruch verhindern.

Das stählernde Druckgefäß eines Reaktors wird während des Betriebes einem Innendruck von über 100 atü und Temperaturbelastungen von über 300° C ausgesetzt Beide Belastungen bewirken eine Volumenvergrößerung des Druckgefäßes. Während diese Volumenvergrößerung in radialer Richtung als Verschiebung von der Behälterachse relativ klein bleibt, kann sie in Längsrichtung bei einem stehenden Behälter, dessen Höhe mindestens doppelt so groß ist wie sein Durchmesser, Werte von mehreren Zentimetern erreichen. Wenn, wie bei dem bekannten Berstbehälter, diese Temperaturdehnung in Längsrichtung sich ungehindert vollziehen kann, besteht die Gefahr, daß bei einem Rundbruch des Druckgefäßes, besonders dann, wenn die vorkalkulierte Betriebstemperatur von 300°C noch nicht erreicht ist, der Innendruck den abgerissenen oberen Behälterteil bis zum Aufprall an der Abfangkonstruktion so stark beschleunigt, daß von den Berstbehälter Massenkräfte abzufangen sind, die erheblich über den Kräften liegen, die z. B, dem Sättigungsdruck des beim Druckgefäßbruch ausströmenden Wasserdampfes s entsprechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Sicherheitsvorrichtung der eingangs angegebenen Art die Belastung des Berstbehllters bzw. der Abfangkonstruktion durch Massenkräfte beim Wegfliegen einzel- ner Teile infolge eines Druckgefäßbruchs zu vermeiden oder zumindest wesentlich zu verringern.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Einbauzustand nur ein geringer Zwischenraum zwischen dem auf den unteren Teil des Berstbehälters aufsitzenden Druckgefäß und dem übrigen Teil des Berstbehälters besteht, während spätestens im Betriebszustand sich das Druckgefäß zumindest in axialer Richtung gegen den Berstbehälter abstützt

Es ist zwar ein Reaktor-Druckbehälter bekannt, bei dem ein inneres Stahldruckgefäß sich während der Druckbelastung elastisch ausdehnt und sich dadurch an den äußeren Stahlbetonbehälter anlegt (DT-PS 12 21370). Bei diesem Reaktor-Druckbehälter tragen

aber im Betriebszustand beide Behälter gemeinsam den Innendruck ab, so daß eine Reserve zur Aufnahme von BerstdriJctcen nicht mehr gegeben ist

Bei der Sicherheitsvorrichtung nach der Erfindung sind die Abmessungen des Druckkessels und des Berstbehälters so aufeinander abgestimmt, daß es, insbesondere in Längsrichtung, bei steigender Temperatur sehr bald zu einem Anliegen des Druckgefäßes an die Innenwandung des oberen Berstbehälterabschlusses kommt Eine weitere Temperaturerhöhung bewirkt

dann eine Relativverschiebung zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Berstbehälters. Die dabei entstehenden Zugkräfte werden von den axialen Zuggliedern aufgenommen, die hierdurch eine höhere Spannung erfahren, durch die wiederum ein stärkerer Druck auf das Druckgefäß ausgeübt wird, so daß dieses bei zunehmender Erwärmung gewissermaßen eine zunehmende Vorspannung erhält

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Sicherheitsvorrichtung besteht also darin, dem Bersten eines Druckgefäßes bereits im Anfangsstadium weitestgehend vorzubeugen und schon ein Entstehen der kinetischen Energie der beim Bersten auseinanderstrebenden Teile zu verhindern. Da die größte Gefährdung in einem Rundriß der zylindrischen Wand des Druckgefäßes besteht, kann ein ringförmiges Festhalten des Druckgefäßdeckels im Bereich der Zylinderwandung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Berstbehälters bereits ein ausreichender Schutz sein.

ss Da eine vollständige Abdichtung der rundumlaufenden Fuge zwischen dem oberen und dem un'eren Teil des Berstbehälters nicht möglich ist, weil der entstehende Innendruck sowie die dabei auftretende Relatiwerschiebung eine übliche Balgendichtung ausscheiden lassen, kann unter Verzicht auf eine absolute Dichtung der Fuge eine relative Dichtung dadurch erzielt werden, daß die Fuge in eine radial verlaufende Innenfuge, eine daran anschließende Axialfuge und eine an diese anschließende Außenfuge gegliedert ist

Zweckmäßig ist die Querschnittsfläche der Außenfuge groß im Vergleich zu derjenigen der Axialfuge. Hierdurch wird erreicht, daß der z. B. beim Austreten des Wasserdampfes entstehende Innendruck a> beim

Durchgang durch die schmale Axialfuge und durch den Übergang in die zweite Außenfuge weitgehend abgebaut wird und dort kein nennenswerter Oberdruck verbleibt Bei dieser Ausgestaltung der Fuge ist es möglich, die axialen Zugglieder lediglich für eine Kraft s auszulegen, weiche der lichten inneren Querschnittsfläche des Behälters zuzüglich eines von der Tiefe der Innenfuge herrührenden Wertes proportional ist und eine Überlastung der Zugglieder bei einem berstbedingten Druckaufbau innerhalb des Behälters zu vermeiden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Berstbehälter,

F i g. 2 in einer Detaildarstellung die Fuge zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Berstbehälters und

F i g. 3 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch eine, andere Ausführungsform eines Berstbehälters.

Das Druckgefäß 3 ist in einem Berstbehälter angeordnet der aus einem Unterteil 2 und einem Oberteil 1 besteht Der Zwischenraum zwischen dem Berstbehälter und dem Druckgefäß 3 ist, abgesehen von einem geringen Spiel bei Einbautemperatur, durch eine Isoliermasse 7, beispielsweise Porenbeton, ausgefüllt Das Unterteil 2 und das Oberteil 1 des Berstbehälters sind durch axiale Zugglieder 4 kraftschlüssig miteinander verbunden, die im Unterteil 2 und im Oberteil 1 zwar verankert, aber sonst längsbeweglich angeordnet sind. Weiterhin sind Ringspannglieder 6, vorzugsweise in der Wand des Berstbehälters vorgesehen.

Die das Unterteil 2 und das Oberteil 1 des Berstbehälters trennende Fuge 5 ist in Fig.2 in größerem Maßstab dargestellt Die Fuge 5 besteht aus einer Innenfuge Fo, einer Axialfuge F\ und einer Außenfuge F₂. Der Querschnitt der Axialfuge F\ ist klein im Vergleich zum Querschnitt der Außenfuge Fj. Darüber hinaus ist im dargestellten Beispiel die Außenfuge F₂ konisch ausgebildet Durch die größere Bemessung des Querschnitts der Außenfuge F₂ im Vergleich zur Axialfuge Fi wird erreicht daß im Bereich der Außenfuge F₂ keine wesentlichen Drücke mehr auftreten können.

In Fig.3 ist ein Berstbehälter dargestellt der das Druckgefäß 3 nicht völlig umschließt sondern oben offen ist Der Deckel des Druckgefäßes 3 wird im Bereich der Zylinderwandung ringförmig durch Hakeklauen 8 kraftschlüssig mit dem Berstbehälter verbunden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Sicherheitsvorrichtung zum Schutz der Umgebung beim Bruch eines Hochdruckgefäßes, insbesondere eines Reaktor-Druckgefäßes, bestehend aus einem das Druckgefäß umgebenden Berstbehälter aus Stahl- oder Spannbeton, der durch eine rundumlaufende Fuge in einen oberen und einen unteren Teil getrennt ist und bei dem beide Teile durch dehnbare, axiale Zugglieder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Einbauzustand nur ein geringer Zwischenraum zwischen dem auf den unteren Teil (2) des Berstbehälters aufsitzenden Druckgefäß (3) und dem übrigen Teil des Berstbehälters besteht, während spätestens im Betriebszustand sich das Druckgefäß (3) zumindest in axialer Richtung gegen den Berstbehälttr abstützt

2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuge (5) in eine- radial verlaufende Innenfuge (Fo), eine daran anschließende Axialfuge (F₁) und eine an diese anschließende Außenfuge (F₂) gegliedert ist

3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Außenfuge (Fi) groß ist im Vergleich zu der der Axialfuge (F₁).