DE2251968C2

DE2251968C2 - Thermische Abschirmung einer mit einer Metallauskleidung versehenen Wand eines Betondruckgefäßes eines Kernreaktors

Info

Publication number: DE2251968C2
Application number: DE2251968A
Authority: DE
Inventors: William Knutsford Cheshire Birch; Jean Paris Brissaud
Original assignee: NUCLEAR POWER GROUP Ltd KNUTSFORD CHESHIRE GB; TECHNIGAZ PARIS FR
Current assignee: NUCLEAR POWER GROUP Ltd KNUTSFORD CHESHIRE GB; TECHNIGAZ PARIS FR
Priority date: 1971-10-26
Filing date: 1972-10-23
Publication date: 1984-10-18
Also published as: DE2251968A1; JPS504616A; IT969956B; FR2158955A5; BE790519A; GB1411375A; US3920518A

Description

Die Verwendung von Druckgefäßen aus vorgespanntem Beton zur Unterbringung des unter Druck stehenden Primärkreislaufes von gasgekühlten Reaktorsystemen zog die Entwicklung von hochwirksamen thermischen Isolationen nach sieh, die im Wirkungsbereich von Hochdruckgasen funktionsfähig sind. Während der Übergang von stählernen auf Spannbetondruckgefäßc die Entwicklung wirtschaftlicherer Kernreaktorkraftwerke in bezug auf die Größe und den Arbeitsdruck ermöglichte, mußte doch ein Folgeproblem der neuen Entwicklung, nämlich das der Empfindlichkeil des Betons gegenüber hohen Temperaturen, gelöst werden.

Temperaturbegrenzungen sowohl bezüglich der absoluten Temperatur als auch des zulässigen Temperaturgradienten durch die Gefäßwände hindurch, erfordern eine thermische Abschirmung, die an der inneren Gefäßwand vorgesehen sind, um das Reaktorkühlmittel vom Beton des Druckgefäßes zu trennen. Die in einem gasgekühlten Kernreaktor verwendete isolation muß auch so ausgelegt sein, daß sie dem intensiven Lärmpegel der von den Gaszirkulationen ausgeht, widersteht oder von ,0 ihm isoliert ist

Die Erfindung betrifft eine thermische Abschirmung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1, wie sie aus der DE-AS16 50 201 bekannt ist. Die dort weiterhin beschriebene thermische Isolation erfordert die Verwendung einer leistungsstarken und tiamit lärmenden Kühlmittelumwälzung, um das Kühlgas unter der Gefahr von Zerstörungen durch die thermische Isolation zu treiben. Sie hat in der beschriebenen Ausführung die weiteren Nachteile, nämlich daß keine Vorsorge getroffen scheint, um eine thermische Expansion der dickwandigen Metallschichten zu ermöglichen, die das poröse Maieria! einschließen, und daß keine Filterung des Kühlmittels erfolgt, nachdem es durch das poröse Material hindurchgetreten ist, um die Abschirmung vor Staub oder anderen Teilchen, die von der Zersetzung des porösen Materials herrühren, zu schützen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, für die Wand eines Betondruckgefäßes einen thermischen Schutz vorzusehen, der nicht nur in der Lage ist, sich den auftretenden thermischen Expansionen anzupassen, sondern auch den druckausgleichenden Eintritt und Austritt von Kühlgas zuzulassen, während er das Entweichen von thermischem Isoliermaterial verhindert. J5 Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer thermischen Abschirmung der vorausgesetzten Art vor, daß die Membran aus polygonalen Flächen besieht, die mit Hilfe von flexiblen Wellungen und gewellten Verzweigungsstücken miteinander verbunden sind, und daß die Membran mit dur^h Filter geschützten öffnungen versehen ist, welche das Entweichen von thermischem Isoliermaterial verhindern.

Durch letzteres Merkmal ist ein Druckausgleich zwischen dem erwähnten Raum und dem Inneren des Druckgefäßes möglich.

Die polygonalen Flächen der Membrane können aus einzelnen Metallplatten bestehen, deren Ränder durch die genannten flexiblen Wellungen und gewellten Verzweigungsstücke verbunden sind.

Die polygonalen Flächen und die verhältnismäßig flexiblen Wellungen der Membrane können auch einheitlich aus einem durchgehenden Blatt von Membranmate-. rial gefertigt und die polygonalen Flächen durch an ihnen anliegende verhältnismäßig dicke Metallplatten versteift sein.

Die Filteröffnungen sind vorzugsweise in den Bolzen vorgesehen.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es stellt dar

Fig. 1 einen Teil einer thermischen Abschirmung im Aufriß;

F i g. 2 einen Teilschnitt gemäß der Linie X-X in Richtung des Pfeiles Vin F i g. 1 gesehen; μ F i g. 3 Einzelheiten der Befcstigungsbolzen;

F i g. 4 eine andere Ausführung eines Befestigungsbolzens.
Wie in den F i g. 1 und 2 dargestellt, ist die thermische

Abschirmung auf einer wassergekühlten Auskleidung 1 lus Flußstahl angebracht, die die innere Umhüllung des Betondruckgefäßes darstellt, und schließt Lagen aus keramischer Wolle oder einem ähnlichen porösen Isoliernaterial 2 ein, die durch verschiedene Stützfolien und Bewehrungsmatten 3 unterteilt sind, ergänzt durch Metalleisten 4 an vertikalen Oberflächen. Das Isoliermaterial 2 ist in einem Raum eingeschlossen, der durch die Auskleidung 1 und eine Membran definiert ist, die eine Anzahl starrer Druckplatten als polygonale Flächen 5 einschließt, die mit Hilfe rohrförmiger Bolzen 6, die an der Auskleidung angeschweißt sind, an der Isolierung anliegen. Der Bolzen weist eine friktionsgeschweißte Verbindung 7 zweierlei Metalls auf, so daß er zum Teil aus Flußstahl zur Verbindung mit der Auskleidung und zum anderen hitzeseitigen Teil aus austenitischem Edelstahl besteht

Der Stoßring 9 schließt Öffnungen to zum Druckausgleich ein, die an der Unterseite einer Filterscheibe 11 enden, die das Austreten der aus keramischer Wolle bestehenden Isolation verhindern soll. Das Loch im Bolzen 6 und in gleicher Weise des modifizierten Bolzens in F i g. 4 ist mit einem Isoliermaterial 13 gefUIt und von einer aufgeschraubten, mit einer Zentralöffnung versehenen Kappe 12 abgedeckt und bildet so im Zusammenwirken mit den Öffnungen 10, eine Schalldämmkammer, um eine maximale Verminderung des starken Schalldruckes zu erzielen, der in dem Kühlgas, das im Druckgefäß eines Kernreaktors zirkuliert, herrschen kann, und um akustische Beschädigungen oder eine Aufspaltung des Isolationsmaterials zu vermeiden.

Zurückkommend auf die F i g. 1 und 2 sind flexible Wellungen 15 mit starren, polygonalen plattenartigen Flächen 5 verschweißt, so daß eine zusammengesetzte durchgehende Metallmembrane entsteht. Die flexiblen Wellungen 15 können sich in vier Richtungen erstrekken, wenn die Flächen 5 rechteckig sind, oder in drei Richtungen in Verbindung mit hexagonalen Flächen. Die Hohlräume innerhalb der Wellungen werden beim Zusammenbau mit verformten keramischen Fasern 21 ausgefüllt, um das Eindringen der Hauptlage des Isoliermaterials 2 zu verhindern. Die gewellten Teile schließen zusätzliche Verbindungselemente ein zum Ausgleich größerer Abweichungen von der Ebene der zu isolierenden Auskleidung. In F i g. 1 ist ein typisches 90°-Winkelstück 16 ausgeführt.

Der beschriebene gewellte Membranaufbau bildet eine durchgehende hitzeseitige Fläche, die in ihrer Ebene auftretende thermische differentielle Bewegungen durch Biegeverformung der Krümmungen bei den gewelken Teilen absorbiert, im Gegensatz zu den gleitenden Dichtungseinrichtungen bei früheren Reaktoren, die ähnliche Abschirmungen mit porösem Isoliermaterial verwendeten. Die Erfindung hat den Vorteil, solche gleitenden Teile zu vermeiden und bietet eine größere Vollkommenheit bezüglich des Schutzes der Isolation und der Gasaustrittskontrolle, insbesondere, weil jeder Druckausgleich oder Gasdurchtritt über verlustlose Filter erfolgt. Außerdem werden die Anzahl der Einzelteile der hitzeseitigen Fläche vermindert und die Einzelteile to selbst vereinfach!,

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Thermische Abschirmung einer mit einer Metallauskleidung versehenen Wand eines Betondruckgefäßes eines Kernreaktors, bestehend aus einer porösen Wärmeisolierschicht, die in einem Raum zwischen der Metallauskleidung und einer davon mit Abstand angebrachten, flexibel ausgebildeten Membran eingeschlossen ist und durch Bolzen, die mit der Metallauskleidung und der Membran verbunden sind, gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus polygonalen Flächen (5) besteht, die mit Hilfe von flexiblen Wellungen (15) und gewellten Verzweigungsstücken (16) miteinander verbunden sind, und daß die Membran mit durch Riter (11) geschützten öffnungen (10) versehen ist, welche das Entweichen von thermischem Isoliermaterial verhindern.

2. Thermische Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekermzeichnet, daß die polygonalen Flächen (5) der Membrane aus einzelnen Metaliplatten bestehen, deren Ränder durch die flexiblen Wellungen (15) und gewellten Verzweigungsstücke (16) verbunden sind.

3. Thermische Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polygonalen Flächen

(5) und die flexiblen Wellungen (15) der Membrane einheitlich aus einem durchgehenden Blatt von Membranmaterial gefertigt sind, und daß die polygonalen Flächen (5) durch an ihnen anliegende verhältnismäßig dicke Metallplatten versteift sind.

4. Thermische Absrhirmur^ nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadunh gekennzeichnet, daß die öffnungen (10) in den Bolzen (f' vorgesehen sind.

5. Thermische Abschirmung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (11) den Bolzen

(6) umgibt und in einem um den Bolzen (6) herum befestigten Sioßring (S) die öffnungen (10) vorgesehen sind, die sich durch den Stoßring hindurch von dem Filter zum Inneren des Druckgefäßes erstrekken,

6. Thermische Abschirmung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der hohle Bolzen (6) mit schalldämmendem Material (13) gefüllt ist.

7. Thermische Abschirmung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßring (9) von einer durchbrochenen Kappe (12) abgedeckt ist, die nur einen eingeschränkten Zugang vom Druckgefäßinneren zu den Öffnungen (10) und dem Schalldämpfmaterial (13) innerhalb des Bolzens (6) ermöglicht.