DE2224579A1 - Schutzgefaess fuer druckbehaelter von kernreaktoren - Google Patents

Description

.Schutzgefäß für Druckbehälter von Kernreaktoren

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 948 522 ist ein Kernreaktor mit radialen Rohrleitungsanschlüssen bekannt, dessen zylindrischer Druckbehälter an -seinem oberen Ende von einem Fangring überdeckt wird. Der Fangring ist an einem über radiale Rohrleitungsanschlüsse greifenden Ankerring befestigt, der seinerseits mit dem Beton des biologischen Schildes verspannt ist. Die bei einem Bruch des Druckbehälters entstehenden Kräfte müssen daher sowohl von Metallteilen als auch von Betonelementen aufgenommen werden.

Ziel der Erfindung ist dagegen ein Schutzgefäß für Druckbehälter von Kernreaktoren mit Rohrleitungsanschlüssen, das, in einheitlicher Bauwe-ise ausgeführt, den gesamten Druckbehälter umgibt und dennoch relativ leicht herzustellen und zu montieren ist.

Gemäß der Erfindung besteht das Schutzgefäß aus zwei Stahlteilen, die mit Hilfe von lappenartigen Vorsprüngen, die zwischen die Rohrleitungsanschlüsse ragen, miteinander verbunden sind. Die beiden Stahlteile können getrennt hergestellt werden. Deshalb können sie trotz ihres großen Durchmessers, der größer sein muß als der des Druckbehälters, ein geringeres Gewicht aufweisen. Erst am Aufstellungsort des Reaktors werden die Teile miteinander verbunden. Dies geschieht mit Hilfe der lappenartigen Vorsprünge, die, von dem einen Teil ausgehend, über den anderen Teil greifen und dort befestigt sind. Dabei werden zugleich die Rohrlei.tungsanschlüsse gut abgedeckt. Dies gilt besonders für den Fall, daß zwischen den lappenartigen Vorsprüngen Füllstücke angeordnet sind. Der Beton des biologischen Schildes braucht demnach nur das Gewicht des Reaktordruckbehälters und des Schutzbehälters aufzunehmen. Er wird aber nicht mehr dazu herangezo-

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gen, die bei einem Unfall innerhalb des Schutzbehälters durch das ausströmende Kühlmittel verursachten Kräfte aufzunehmen. Deshalb ist er auch nicht durch die bei Wärmedehnungen entstehenden Kräfte belastet. .

Die Stahlteile kann man vorteilhaft durch Keile miteinander verbinden, die in gegenüberliegenden Nuten beider Stahlteile greifen; denn dies ergibt gegenüber Verschraubungen eine gleichmäßigere Einleitung der Kräfte und dadurch eine günstigere Beanspruchung. Ferner können die Stahlteile mit einer Verzahnung ineinandergreifen, die vorzugsweise nach Art eines Bajonettverschlusses offen- und schließbar ist. In beiden Fällen kann man die Festigkeit der Verbindung durch einen den Druckbehälter umgebenden Ring wesentlich erhöhen, der an der Verbindungsstelle eng auf dem äußeren der beiden Stahlteile sitzt. Der Ring nimmt in radialer Richtung wirkende Kräfte und Momente auf, die dann entstehen, wenn die beiden Teile an der Verbindungsstelle auf Zug beansprucht sind. Besonders günstig ist der Ring dann, wenn nur an einem der beiden Teile Lappen vorgesehen sind, so daß diese eine relativ große Länge haben.

Es empfiehlt sich, mindestens einem der beiden durch die Lappen verbundenen Stahlteile eingeschweißte Rohrleitungen zuzuordnen, die eine Überwachung des Reaktordruckbehälters ohne Öffnung der Verbindung gestatten. Durch die Rohrleitungen können z.B. Ultraschallköpfe oder Körperschallgeber eingeführt werden.

Zur Begrenzung der Austrittsquerschnitte, die im Schutzbehälter für Kühlmittel zur Verfügung stehen, das bei einem Unfall aus dem Reaktordruckbehälter entweicht, kann man im Bereich der Lappen Winkelprofile und/oder Füllstücke vorsehen, die den freien Querschnitt zwischen den Lappen und den Rohrleitungsanschlüssen verringern. Hierdurch lassen sich die Reaktionskräfte klein halten, die das austretende Kühlmittel verursacht, und die Ausströmungsquerschnitte und -widerstände definiert einstellen.

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Der Druckbehälter kann bei der Anordnung des erfindungsgemäßen Schutzgefäßes in an sich bekannter Weise im Bereich, der Rohrleitungsanschlüsse abgestüt'zt werden. Man kann aber mit Vorteil auch eine Abstützung im Bereich der Lappen an dem unteren Stahlteil des Schutzgefäßes vorsehen, so daß der obere Teil im !Tormal betrieb vollkommen kräftefrei ist.

Da 'das erfindungsgemäße Schutzgefäß in erster Linie den Mantel des insbesondere zylindrischen Druckbehälters umgibt, ist es günstig, wenn man zusätzlich einen den Deckel des Druckbehälters mindestens teilweise überdeckenden Fangring vorsieht, der mit dem oberen Stahlteil des Schutzgefäßes durch eine geeignete Verbindung, wie z.B. eine Verzahnung,verbunden ist. Auf diese Weise kann man einen praktisch allseitigen Einschluß des Druckbehälters erreichen, der bei beliebiger Zerstörung des Druckbehälters den erforderlichen Schutz sichert.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben. Für übereinstimmende Teile werden dabei gleiche Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt eines Reaktorgebäudes der Druckbehälter eines Kernreaktors, und zwar einesDruckwasserleistungsreaktors,als Seitenansicht gezeichnet'. Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt in der Höhe seiner Rohrleitungsanschlüsse eine Draufsicht. Der Druckbehälter 1 besitzt einen überwiegend zylindrischen Mantel 2 mit. einem Kugelboden 3. Im oberen Drittel des Druckbehälters 1 sind acht in einer Ebene liegende Rohrleitungsanschlüsse 5 der'Hauptkühlmittelleitungen vorgesehen. Darüber sitzt ein Deckel 7 des Reaktordruckbehälters, dessen Flansch 8 mit Schrauben 9 gegen die Stirnfläche 10 des Mantels 2 des Drückbehälters. 1 gepreßt wird.

Zum Schutz der Umgebung gegen umherfliegende Teile und zur Begrenzung von Rißquerschnitten sowie zur Beibehaltung einer kühlbaren Kernstruktur ist der Druckbehälter in geringem Abstand von einem metallischen Schutzgefäß umgeben, das als Ganzes mit 12 bezeichnet ist. Das Schutzgefäß besteht aus einem unteren

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Stahlteil 13 mit einem Kugelboden und einem größtenteils zweilagigen Zylindermantel, der sich bis in den Bereich der Rohrleitungsanschlüsse 5 erstreckt und knapp unter diesen endet, und einem darüber liegenden Stahlteil 14, der den oberen Teil des Druckbehälters 1 umgibt. Der Teil 14 besitzt lappenartige Vorsprünge 15-» die ,wie Pig. 2 zeigt, von oben zwischen die Rohrleiiungsanschlüsse 5 und über den oberen Rand 18 des unteren Teiles 12 greifen, der mit dem unteren Ende der Lappen 15 durch Keile 17 verbunden ist. Die Keile 17 ragen mit ihrem vorzugswei-" se rechteckigen Querschnitt so in gegenüber liegende Nuten der ^: Teile 13,14, ■ daß ihre Diagonale in der Berührungsfläche liegt. Zwischen die Lappen 15 werden unter den Kühlmittelleitungen 5 nach dem Einschieben der Keile 17 Füllstücke 16 eingesetzt, so daß dort eine gleichmäßige zylindrische Anlagefläche für einen im Bereich der Keile 17 enganliegend auf die Außenseite der Lappen 15 und Füllstücke 16 gelegten Ring 20 besteht, der ein Aufgehen der Verbindung durch Aufspreizen der Lappen verhindert. Außerdem verringern die Füllstücke 16 den freien Querschnitt zwischen den Lappen 15 und den Rohrleitungsanschlüssen 5 und begrenzen damit die bei einem Unfall aus dem Schutzgefäß 12 austretende Kühlmittelmenge.

Mit einer nach Art eines Bajonettverschlusses über den Umfang verteilten Verzahnung 21 ist am oberen Ende 22 des Schutzgefäßes 12 ein Fangring 23 befestigt, der aus Stahl besteht und den Deckel 7 des Reaktordruckbehälters mindestens zum Teil überdeckt. Der Fangring greift über eine stählerne Kugelkalotte 24, die auch als Fangdeckel bezeichnet wird. Der Fangdeckel sitzt über dem Kalottenteil 26 des Deckels. Mithin ist der Druckbehälter 1 allseitig eingeschlossen. Die dazu dienenden-Stahlteile des Schutzgefäßes 12 sind aber trotz ihrer großen Abmessungen leichter als der Druckbehälters als Ganzes, weil sie in der erfindungsgemäßen Weise zusammengesetzt sind. Sie erfordern daher keine besonderen Hebezeuge und machen auch keine zusätzlichen Schwierigkeiten bei der Montage.

Fig. 1 zeigt, daß der Druckbehälter 1 über Tragstollen 28 auf

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dem oberen Rand 18 des unteren Stahlteiles 13 des Schutzgefäßes 12 abgestützt ist. Das Schutzgefäß 12 selbst ruht mit einem Ring 29, an dem ein kegeliger Blechschuß 18 vorgesehen ist, auf einer ringförmigen Stahlplatte 31, die im Beton 33 des biologischen Schildes eingelassen ist. Der Ring 29 ist am unteren Stahlteil 13 so angeschraubt, daß er unmittelbar unter den lappen 15 sitzt und dadurch den oberen Teil 14 mindestens zum Teil direkt trägt.

Ferner zeigt Fig. 1, daß der gesamte Schutzbehälter 12 mit einer wärmedämmenden Isolierschicht 35 auf seiner Außenseite versehen ist. Der Zwischenraum zwischen der Isolierschicht 35 und dem biologischen Schild 33, der in der Pig. 2 mit 36 bezeichnet ist, kann mit Kühlluft durchströmt werden, um die Wärmebelastung des Betons möglichst klein zu halten.

Am oberen Ende des Druckbehälters 1 ist ein den Deckel 7 umgebender zylindrischer Metallbalg 40 vorgehen, der mit dem oberen Rand 10 des Druckbehälters 1 einerseits und dem oberen Rand des oberen Stahlteiles 14 andererseits verbunden ist. Ein weiterer Stahlbalg 41, der einerseits auf der Außenseite des Stahlteiles 14 befestigt ist, endet an einem Ring 42 an der Wand desbiologischen Schildes 33. Die Metallbalge sorgen dafür, daß beim Fluten des Reaktors zum Brennelementwechsel kein Wasser in die unterhalb des Deckels 8 liegenden Spalte eindringen kann, wo es nur schwer wieder zu entfernen wäre und Korrosionen bewirken könnte.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der untere Stahlteil 13 und der obere Stahlteil 14 des Schutzgefäßes durch im Querschnitt rechtwinklige Keile 17 verbunden, die mit der Längsachse des Querschnitts rechtwinklig zur Achse des zylindrischen Druckbehälters 1 angeordnet sind. Der Ring 20 sorgt wiederum dafür, daß die Lappen 15 nicht aufgebogen werden können, wenn sich die.beiden Stahlteile 13 und 14 unter der Einwirkung eines inneren Überdruckes voneinander zu trennen suchen.

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Der Reaktordruckbehälter 1 ist wiederum über Tragstollen 28 am unteren Teil 13 des Schutzgefäßes 12 abgestützt. Das Schutzgefäß 12 ist aber mit Vorsprüngen 50 aufgehängt, die an den Lappen 15 des oberen Stahlteils 14 angeordnet sind. Die Vorsprünge 50 sind über Paßstücke 51 und 52 in dem in der Mg. sichtbaren Stahlrahmen 54 abgestützt, der in den Beton des biologischen Schildes 33 eingelassen ist.

Wie die Fig. 3 ferner zeigt, sind in das Schutzgefäß 13 verschiedene Rohrleitungen 56,57,58 und 59 eingeschweißt, durch · die bei Bedarf Sonden, z.B. Ultraschallmeßköpfe oder Körperschallgeber, zum Reaktordruckbehälter 1 geführt werden können, um ihn zu überwachen oder um dort Wiederholungsprüfungen vorzunehmen.

IJm die Beanspruchung durch Innendruck und Schlagwirkungen besser aufzunehmen, kann die Wand im zylindrischen Bereich von Teil 14 (Fig. 2) auch mehrlagig, mindestens jedoch zweilagig ausgeführt werden. In der hier gezeichneten Ausführung besteht die Wand aus einem inneren Schuß mit halber Wandstärke und aus mehreren konzentrisch darauf gewickelten äußeren Blechlagen. Das Ende der letzten Lage kann dabei durch eine in axialer Richtung verlaufende Schweißnaht gehalten werden.

Der Fangring 23 ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 mit einer im Profil rechtwinkligen Verzahnung 60 in den oberen Rand 22 des oberen Stahlteiles 14 eingesetzt. Diese Verzahnung erstreckt sich wiederum nicht über den gesamten Umfang des Ringes 23j sondern nur über einzelne mit Abstand voneinander liegende Bereiche. Zum Einsetzen des Ringes 23 werden die mit Verzahnung versehenen Bereiche in die nicht mit der G-egenverzahnung versehenen Bereiche des Randes 22 des oberen Stahlteils 14 eingefügt, so daß die Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses hergestellt wird.

Bei der in Fig. 5 nur mit dem oberen Bereich des Schutzgefäßes gezeichneten Ausführungsform ist der Fangring 23 haubenartig vergrößert und wiederum mit einer Verzahnung 21 entsprechend

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der der Pig. 1 in den oberen Rand 22 des oberen Stahlteiles eingesetzt, der seinerseits mit rechtwinkligen Stahlkeilen am unteren Stahlteil 13 befestigt ist. Hie Verbindungsstelle •ist gegen Aufsprengen mit einem Ring 20 gesichert,' der zusätzlich durch Schrauben 63 befestigt sein kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6, die ebenfalls nur den oberenBereieh des Schutzgefäßes ohne Wärmeisolierung zeigt, sind die lappen 15 dem unteren Stahlteil 13 zugeordnet. Sie erstrecken sich mit ihrem oberen- Rand 65 bis oberhalb der Rohrleitungsanschlüsse 5. Der obere Teil 14 des Schutzbehälters 12 ist in diesem Falle mit dem Fangring 23 durch die dargestellten Schweißverbindungen baulich vereinigt. Der Ring 20 verhindert ein Aufsprengen der Verzahnung 66 zwischen den Stahlteilen 13 und 14.

12 Patentansprüche - ₄ -

6 Figuren

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Claims (12)

1. Patentansprüche:

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   ί 1.j Schutzgefäß für Druckbehälter von Kernreaktoren mit Rohrleitungsanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzgefäß (12) aus zwei Stahlteilen (13,14) besteht, die mit Hilfe von lappenartigen Vorsprüngen (15), die zwischen die Rohrleitungsanschlüsse (5) ragen, miteinander verbunden sind.
2. 2. Schutzgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den lappenartigen Vorsprüngen (15) Füllstücke (16) angeordnet sind.
3. 3. Schutzgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlteile (13,14) durch Keile (17) miteinander verbunden sind, die in gegenüberliegende Nuten beider Stahlteile (13,14) greifen.
4. 4. Schutzgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlteile (13,14) mit einer Verzahnung (66) ineinandergreifen (Fig. 6).
5. 5· Schutzgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (66) nach Art eines Bajonettverschlusses ö'ffen- und schließbar ist.
6. 6. Schutzgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß ein den Druckbehälter (l) umgebender Ring (20) an der Verbindungsstelle eng auf dem äußeren der beiden Stahlteile (13,14) sitzt.
7. 7. Schutzgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden durch die Lappen (15) verbundenen Stahlteile (13,14) eingeschweißte Rohrleitungen (56 bis 59) aufweist, die eine Überwachung . des Reaktordruckbehälters (1) ohne Öffnung der Verbindung gestatten.

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8. 8. Schutzgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lappen (15) Winkelprofile und/oder Füllstücke (16) vorgesehen sind, die den freien Querschnitt zwischen den Lappen (15)und den Röhrleitungsanschlüseen (5) verringern.
9. 9. Schu-tzgefäß nach einem der Ansprüche 1 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (l) im Bereich der Lappen (15) an dem unteren Stahlteil (13) des Schutzgefässes (12) abgestützt ist.
10. 10. Schutzgefäß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Stahlteil (13) des Schutzgefäßes (12) insbesondere am biologischen Schild (33) des Kernreaktors abgestützt ist. ■
11. 11. Schutzgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Deckel (7) des Druckbehälters (1) mindestens teilweise überdeckender Fangring (23) mit dem oberen Stahlteil (14) des Schutzgefäßes (12) durch eine Verzahnung (21) verbunden ist.
12. 12. Schutzgefäß nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangring (23) eine den Deckel (7) weitgehend überdeckende haubenförmige Gestalt aufweist (Fig. 5)..

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