DE2328946A1

DE2328946A1 - Biologische abschirmung fuer kernreaktoren

Info

Publication number: DE2328946A1
Application number: DE2328946A
Authority: DE
Inventors: Carlo Albertini; Mario Montagnani
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1972-06-06
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR2188249A1; FR2188249B1; IT958225B; GB1418541A; NL7307890A; BE800410A

Description

Europäische Atomgemeinschaft

(EURATOM) Berlin, den k. Juni 1973

Biologische Abschirmung für Kernreaktoren

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwirklichung einer besonderen Vorrichtung zur Absorption von Stoßwellen, die sich in der biologischen Abschirmung eines Reaktors im Falle eines Kernexplosionszwischenfalls bilden können.

Die zur Verstärkung der Abschirmung angebrachten Vorkehrungen sind zahlreich und bestehen in der Hauptsache aus der Anreicherung von im Zement veränderlich angeordneten Eisenarmaturen die die bei der Explosion sich bildende Energie absorbieren und in Form von Druckwellen an den Beton weitergeben sollen.

Auf diese Weise jedoch wird das Problem der Kernspaltung nicht gelöst, das in dem perausschleudern nach dem äußeren Umfang der Betonabschirmung besteht.

Um diesem Mangel entgegenzutreten, bietet sich entsprechend der Erfindung eine neue Art der Zementabschirmung an, die,

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Id der Nähe des Reaktorkerns angebracht, in der Lage ist, einen guten Teil der gebildeten Energie derart zu absorbieren, daß die verbleibenden Druckwellen stark abgeschwächt werden und leicht durch eine Umfangsarmatur aufgefangen werden können.

Erfindungsgemäß besitzt die Abschirmung, die schematisoh aus einem zylindrischen Körper aus Beton oder Stahlbeton besteht und den Reaktor umgibt, eine den Reaktorkern oder die Explosionsquelle eng umhüllende Schicht mit diskontinuierlichen Hohlräumen, wobei diese Schicht Teil des Stahlbetonkörpers ist, der außen von einem Schutzelement aus Metall umgeben ist.

In Weiterausbildung der Erfindung bildet diese Schicht diskontinuierlicher bzw. unregelmäßiger Hohlräume einen Zylinder aus porösem Zement, der ein neutronenabsorbierendes, mit einem schäumenden Mittel versetztes Element besitzt.

Vorteilhaft kann bei der Erfindung diese Schicht unregelmäßiger Hohlräume aus einer Reihe metallener koaxial angeordneter Zylinder bestehen, die mit Abstandsstücken aus Metall voneinander getrennt sind«

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäß ausgebildete biologische Abschirmung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt der Abschirmung mit ihren Bestandteilen, die symmetrisch in Bezug auf die Achse angeordnet sind, sowie eine Gesamtansicht von oben für die Lösung mit dem Zylinder aus porösem Zement,

Fig. 2 eine Variante, in welcher der Zylinder aus porösem Zement durch eine Reihe von metallenen koaxial angeordneten Zylindern, entsprechend voneinander im

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Abstand gehalten, ersetzt ist, sowie eine gemischte Lösung dieser beiden.

Mit 1 ist der Platz für den nicht dargestellten Reaktorkern bezeichnet, 2 ist die poröse Zementschicht, die von der Stahlbetonabschirmung 3 umgeben ist. Außen an der Abschirmung ist eine Metallhülle k vorgesehen.

Die Schicht 2 besteht außer aus normalem Zement auch aus einem neutronenabsorbierenden Element und einem schäumenden Mittel. Die Wirkung des schäumenden Mittels besteht darin, innerhalb des Zements in den gleichmäßig verteilten Hohlräumen im Falle ihres Entstehens die Stoßwellen zu brechen und die Energie durch Reflexion zu absorbieren. Auf diese Weise wird für die Druckwelle, die sich in einem homogenen Mittel oder mit konstanten Diskontinuitäten (Stählbeton) unter einer bestimmenten Dämpfung ausbreitet, ein Mittel geschaffen, um die Diskontinuitäten und Reflexionen sehr stark zu dämpfen und zwar infolge der aufeinanderfolgenden Reflexionen der Welle und infolge der Quetschung des Materials.

Die Restenergie, d.h. die vom porösen Zement nicht absorbierte Energie, breitet sich durch die Stahlbetonabschirmung aus und erreicht die Außenseite dieser Schicht, wo das eventuell restliche Ausschleudern der Teilchen (spaltung) von einer dünnen, äußeren Metallschicht und einem Netz von feinen Metallverstärkungen aufgehalten wird.

Nachstehend wird als Beispiel eine Zusammensetzung des porösen Zements angegeben:

- IO kg "Portland"-Zement, normal, Typ 325

- 5 kg Quarzmehl und andere Neutronenabsorbierer 6 1 H₂O

- 25 g Seife (oder anderes schäumendes Mittel).

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Diese Mischung wird 10 Minuten gemischt, nach etwa 7 Minuten wird das Bindemittel dazugegeben und das Ganze geformt.

Entsprechend der Alternativlösung in Fig. 2 werden über die gesamte Länge der porösen Schicht 2 eine Reihe von koaxialen angeordneten Metallzylindern 5 angeordnet, die auch die Funktion eines thermischen Schildes übernehmen und untereinander mit Distanzstücken 6 aus reinem Metall getrennt sind und beispielsweise eine Wabenstruktur bilden oder aus Wellblech bestehen.

Auch bei dieser Lösung gibt es Wellenreflexion durch akustische Nichtanpassung und Energieabsorption durch Deformation des Metalls.

Es ist auch eine Lösung möglich, bei welcher sich eine in der Anzahl verringerte Reihe von mit Metalldistanzstücken oder Wellblech voneinander getrennte Metallzylinder an die Schicht 2 aus porösem Zement anschließt.

Das Material der Distanzstücke und des Wellblechs muß einen guten Bruchdehnungsfaktor besitzen und somit bei optimaler Energieabsorption verformbar sein.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche

±,J Biologische Abschirmung für Kernreaktoren oder zum Schutz gegen Explosionen mit einem Stoßwellenabsorbierer aus einem Beton- oder Stahlbetonkörper, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Kernreaktor (l) oder die Explosionsquelle eng umhüllende Schicht (2) mit diskontinuierlichen bzw. unregelmäßigen Hohlräumen vorgesehen ist, wobei diese Schicht Teil in dem Stahlbetonkörper (3) enthalten ist, der rundum an seiner Außenseite von einem metallenen Schutzelement ('*) umgeben ist.

2. Abschirmung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht (2) mit zusammenhanglosen Hohlräumen aus einem Zylinder aus porösem Zement besteht, der ein mit einem schäumenden Mittel versetztes, neutronenabsorbierendes Element enthält.

3. Abschirmung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Schicht (2) mit zusammenhanglosen Hohlräumen aus einer Reihe von metallenen koaxial angeordneten Zylindern (5) besteht, die untereinander durch metallene Distanzstücke (6) getrennt sind.

k. Abschirmung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennze lehnet , daß die Sohicht mit unregelmäßigen Hohlräumen aus einem porösen Zylinder (2) besteht, der ein mit einem schäumenden Mittel versetztes, neutronenabeorbierentles Element und eine Reihe untereinander durch metallene Distanzstucke (6) getrennte, koaxial angeordnete Metallzylinder (5) aufweist.

5» Abschirmung nach den Ansprüche- 1, 3 und k, dadurch gekennzeichnet , daß die metallenen Distanz-

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- 6 stücke (6) durch Wellblech ersetzt sind.

6. Abschirmung nach den Ansprüchen 1, 3 und k, dadurch gekennzeichnet , daß die Distanzstiicke (6) wabenförmig sind.

7. Abschirmung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß das äußere, metallene Schutzelement (h) aus einem engen Metallnetz besteht,

8. Abschirmung nach den Ansprüchen 1 und 7_f dadurch gekennzeichnet , daß das äußere, metallene Schutzelement (k) aus einer ununterbrochenen Metallschicht besteht«

9. Abschirmung nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet , daß das äußere, metallene Schutzelement (k) sich über die gesamte seitliche Oberfläche des Stahlbetonkörpers (3) erstreckt.

10, Abschirmung nach den Ansprüchen 1 und 7» dadurch gekennzeichnet , daß das neutronenabsorbierende Element aus Quarzmehl besteht.

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L e e r s e i t e