DE2224579C3 - Schutzgefäß für einen Kernreaktor-Druckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schutzgefäß für einen Kernreaktor-Druckbehälter, der in einer Ebene gelegene, radial um die Druckbehälterwand herum verteilt angeordnete Rohrleitungsanschlüsse aufweist.

Ein solcher Kernreaktor-Druckbehälter ist durch die DD-PS 42 722 bekannt Es ist durch die DD-PS 43 748 auch bekannt, die Behälterwandung für einen Kernreaktor-Druckbehälter mehrschalig auszuführen. Hierbei ist allerdings die äußere Schale nicht durchgehend, sondern umfaßt nur die untere Hälfte des Reaktor- Druckbehälters. Durch die US-PS 32 82 459 dagegen ist es für Druckbehälter allgemein bekannt, dieselben mehrschalig und jeweils zweiteilig auszuführen. Hierbei geht es insbesondere um einen stufenmäßigen Druckabbau von innen nach außen, so daß auf der jeweiligen Schale nur ein Teil der Druckdifferenz lastet — eine Maßnahme, die auch im Turbinenbau bei Hochdruckgehäusen angewendet wird.

Bei der Erfindung geht es demgegenüber primär um einen Berstschutz, wobei der Reaktor-Druckbehälter für sich bereits druckfest und temperaturbeständig ist und das Schutzgefäß eine zusätzliche Barriere bilden soll. Die Erfindung geht dabei aus von einem Schutzgefäß für einen Kernreaktor-Druckbehälter, wie es durch die DE-OS 20 44 304 bekanntgeworden ist, und hat sich als Aufgabe gestellt, ein Schutzgefäß zu schaffen, das, in einheitlicher Bauweise ausgeführt, den gesamten Druckbehälter umgibt und dennoch relativ leicht herzustellen und zu montieren ist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem Schutzgefäß für einen Kernreaktor-Druckbehälter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß dieses Schutzgefäß in an sich bekannter Weise aus zwei Teilen besteht und daß diese beiden Teile mit Hilfe von lappenartigen Vorsprüngen, die zwischen je zwei benachbarte Rohrleitungsanschlüsse hineinragen, 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 Rohrleitungsanschlüsse gut abgedeckt. Dies gilt besonders für den Fall, daß gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zwischen den lappenartigen Vorsprüngen Füllstücke angeordnet sind. Der Beton des biologischen Schildes braucht demnach nur das Gewicht des Reaktor-Druckbehälters und des Schutzbehälters aufzunehmen. Er wird aber nicht mehr dazu herangezogen, 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 aus Stahl bestehenden Teile 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 zu öffnen und zu schließen sind. In beiden Fällen kann man die Festigkeit der Verbindung durch einen den Druckbehälter umgebenden Ring wesentlich erhöhen, der an der Verbindungsstelle der beiden Stahlteile eng auf dem äußeren derselben 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 AustrittsquerKhnitte, 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 is Reaktionskräfte klein halten, die das austretende Kühlmittel verursacht, und die Ausströmungsquerschnitte und -widerstände definiert einstellen.

Der Druckbehälter kann bei der Anordnung des erfindungsgemäßen Schutzgefäßes in an sich bekannter Weise im Bereich der Rohrleitungsanschlüsse abgestützt 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 Normalbetrieb 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 zl B. eine Verzahnung, verbunden ist Auf diese Weise kann man einen praktisch allseitigen Einschluß des Druckbehälters erreichen, der bei beliebiger Zerstörung des Druckbehälters den erforderliehen Schutz sichert

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

In F i g. 1 ist in einem Längsschnitt eines Reaktorgebäudes der Druckbehälter eines Kernreaktors, und zwar eines Druckwasserleistungsreaktors, 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 so Deckel 7 des Reaktordruckbehälters, dessen Flansch 8 mit Schrauben 9 gegen die Stirnfläche 10 des Mantels 2 des Druckbehälters 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 Stahlteil 13 mit einem Kugelboden und einem μ größtenteils zweilagigen Zylindermantel, der sich bis in den Bereich der Rohrleitungsanschlüsse 5 erstreckt und knapp unter diesen endet, und einem darüberliegenden Stahlteil 14, der den oberen Teil des Druckbehälters 1 umgibt. Der Teil 14 besitzt lappenartige Vorsprünge 15, b> die, wie F i g. 2 zeigt, von oben zwischen die Rohrleitungsanschlüsse 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 vorzugsweise rechteckigen Querschnitt so in gegenüberliegende 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 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 Fangdekkel sitzt über dem Kalottendeckel 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 Druckbehälter 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.

F i g. 1 zeigt, daß der Druckbehälter 1 über Tragrollen 28 auf 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 F i g. 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 F i g. 2 mit 36 bezeichnet ist kann mit Kühlluft durchströmt werden, und 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 22 des obe-en 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 des biologischen 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 F i g. 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.

Der Reaktordruckbehälter 1 ist wiederum über Tragstolien 28 am unteren Teil 13 des Schutzgefäßes 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 Fig.4 sichtbaren Stahlrahmen 54 abgestützt, der in den Beton des biologischen Schildes 33 eingelassen ist.

Wie die F i g. 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.

Um 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 Blechlagen. Das Ende der letzten Lage kann dabei durch eine in axialer Richtung verlaufende Schweißnaht gehalten werden.

Der Fangring 23 ist beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 mit einer im Profil rechtwinkligen Verzahnung60 in den oberen Rand 22 des oberen Stahlteiles 14 eingesetzt. Diese Verzahnung erstreckt sich wiederum nicht über den gesamten Umfang des Ringes 23, 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 Gegenverzahnung versehenen Bereiche des Randes 22 des oberen Stahlteils 14 eingefügt, so daß die Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses hergestellt wird.

Bei der in F i g. 5 nur mit dem oberen Bereich des Schutzgefäßes 12 gezeichneten Ausführungsform ist der Fangring 23 haubenartig vergrößert und wiederum mit einer Verzahnung 21 entsprechend der der F i g. 1 in den oberen Rand 22 des oberen Stahlteiles 14 eingesetzt, der seinerseits mil rechtwinkligen Stahlkeilen 17 am unteren Stahlteil 13 befestigt ist. Die Verbindungsstelle ist gegen Aufsprengen mit einem Ring 20 gesichert, der zusätzlich durch Schrauben 63 befestigt sein kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 6, die ebenfalls nur den oberen Bereich des Schutzgefäßes ohne Wärmeisolierung zeigt, sind die Lappen 15 dem unterer Stahlteil 13 zugeordnet Sie erstrecken sich mit ihrem oberen Rand 65 bis oberhalb der Rohrleitungsanschlüsse 5. Der obere Teil 14 des Schutzbehälters 12 ist ir 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schutzgefäß für einen Kernreaktor-Druckbehälter, der in einer Ebene gelegene, radial um die Druckbehälterwand hemm verteilt angeordnete Rohrleitungsanschlüsse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Schutzgefäß in an sich bekannter Weise aus zwei Teilen (13,14) besteht und daß diese beiden Teile (13, 14) mit Hilfe von lappenartigen Vorsprüngen (15), die zwischen je zwei benachbarte Rohrleitungsanschlüsse (5) hineinragen, miteinander verbunden sind.

2. Schutzgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den lappenartigen Vorsprüngen (15) Füllstücke (16) angeordnet sind.

3. Schutzgefäß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Stahl bestehenden Teile (13,14) durch Keile (17) miteinander verbunden sind, die in gegenüberliegenden Nuten beider Stahlteile (13,14) greifen.

4. Schutzgefäß nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlteile (13,14) mit einer Verzahnung (66) ineinandergreifen (F i g. 6).

5. Schutzgefäß nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (66) nach Art eines Bajonettverschlusses zu öffnen und zu schließen ist.

6. Schutzgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Druckbehälter (1) umgebender Ring (20) an der Verbindungsstelle der beiden Stahlteile (13, 14) eng auf dem äußeren derselben sitzt.

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.

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 Rohrleitungsanschlüssen (5) verringern.

9. Schutzgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (I) im Bereich der Lappen (15) an dem unteren Stahlteil

(13) des Schutzgefäßes (12) abgestützt ist.

10. Schutzgefäß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Stahlteil (13) des Schutzgefäßes (12) am biologischen Schild (33) des Kernreaktors abgestützt ist.

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.

(X)