DE2429773A1

DE2429773A1 - Nuclear pressure vessel has outer concrete inner steel structure - with initial gap between and pivoting thrust pins

Info

Publication number: DE2429773A1
Application number: DE2429773A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Jueptner; Hermann Dipl Ing Kumpf; Gottfried Ing Grad Molz
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1972-04-20
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1976-01-02

Abstract

A cylindrical nuclear pressure vessel has an in-situ-constructed prestressed concrete wall, a layer of thermal insulation adjacent the concrete, and an internal steel vessel designed for only a portion of the operating pressure, at full pressure and temp. the steel vessel bears against the insulation and the concrete, whereas when cold and unpressurised there is axial and radial expansion clearance between the steel and the outer part. The insulating and supporting layer between the steel liner and the concrete consists of pivoting thrust pins fitted between inner and outer bearing plates, and set at intervals one from another, and passing through apertures in carrier plates. In the improvement one or both of these carrier plates is suspended on bolts, resting at their ends in recesses of the bearing plates. The relative lever arms of the bolt and pin ensure that the carrier plates ascent less than the contact points between them and the pin, this relieves the contact points of pressure.

Description

Druckbehälter für Kernreaktoren mit Betonhülle 2. Zusatz zu Patent ... ... (Anmeldung P 22 19 412.3 = VPA 72/9303) Kernreaktoren müssen mit temperaturfesten Druckbehältern ausgerüstet werden. Stahlbehälter müssen ab einer gewissen Leistung dazu mit sehr großen Wandstärken ausgeführt werden und sind wegen ihrer Größe auch schwer zu transportieren.Pressure vessel for nuclear reactors with concrete shell 2. Addition to patent ... ... (Registration P 22 19 412.3 = VPA 72/9303) Nuclear reactors must be equipped with temperature-resistant Pressure vessels are equipped. Steel tanks must have a certain capacity to be carried out with very large wall thicknesses and are because of their size difficult to transport.

Aus diesem Grunde wurde bereits vorgeschlagen, Druckbehälter für Kernreaktoren aus 3eton herzustellen.For this reason it has already been proposed to use pressure vessels for nuclear reactors to be made from 3eton.

Dabei kann die Isolation zwischen der 3etoninnenwand und dem Behälterinneren angeordnet sein. Hierbei kann die Wärmeisolierschicht außen an der Dichthaut anliegen. Dies bietet den Vorteil, daß das im Innern des 3ehälters befindliche Primärmedium die Wärmeisolierschicht nicht durchdringt, so daß hierfür eine gewisse Freizügigkeit in der Wahl des Isoliermittels besteht Dafür ergeben sich jedoch Probleme mit der "heißen" Dichthaut, die wegen der hohen Temperaturen unter einer Druckbeanspruchung steht, die die Fließgrenze des Materials erreichen und auch weit überschreiten kann.The insulation between the inner wall of the concrete and the inside of the container can be achieved be arranged. Here, the heat insulating layer can rest on the outside of the sealing skin. This offers the advantage that the primary medium located inside the container the thermal insulation layer does not penetrate, so that a certain freedom of movement for this However, there are problems with the "hot" sealing skin, which is exposed to pressure because of the high temperatures that can reach the yield point of the material and even exceed it by far.

Dies kann besonders beim Wiederabkrühlen zu Rissen und damit zu Undichtigkeiten führen.This can lead to cracks and thus to leaks, especially when it cools down again to lead.

In der Hauptpatentanmeldung ist ein Druckbehälter beschrieben, bei dem die Wärmeisolerschicht außerhalb der Schicht zum Abdichten des Druckbehälters tDichthaut) liegt und bei dem trotzdem die Beanspruchung der Dichthaut auf einem gewunschten Bruchteil der Streckgrenze gehalten wird. Dies wird im wesentlichen erreicht durch die Anwendung eines Stahlbehälters, der in einer Betonhülle angeordnet ist und sich im Betriebszustand - also bei entsprechend erhöhter Temperatur und erhöhtem Innendruck - an die Betonhülle anlegt. Ein derartiger im Hauptpatent beschriebener Druckbehälter ist im Prinzip in Figur 1 dargestellt.In the main patent application, a pressure vessel is described, at that of the heat insulating layer outside the layer for sealing the pressure vessel tsealing skin) and in which the stress on the sealing skin is still on a desired fraction of the yield strength is maintained. This will essentially be achieved through the use of a steel container placed in a concrete shell is and is in the operating state - i.e. at a correspondingly increased temperature and increased internal pressure - applied to the concrete shell. Such a one described in the main patent The pressure vessel is shown in principle in FIG.

Ein Stahlbehälter 1 ist hier im Innern ein£ Betonhülle 2 angeordnet. Die Wandstärke des Stahlbehälters 1 ist dabei so gewählt, daß er einen Teil des sich später einstellenden Betriebsdruckes aushalten kann. Er ist mit einem Zwischenraum 3 in radialer Richtung und einem Ausdehnungsspiel 4 in axialer Richtung in dem durch einen Betondeckel 7 verschlossenen Spannbetonbehälter 2 gehalten. Der Betondeckel 7 besitzt Deckeldurchbrüche 13, z.B. für Regelstabantriebe oder Kerninstrumentierung und Stützschrauben 14 zum Vorspannen eines Mehrfachknochenverachlusses 8, der zur tbertragung der Druckkräfte vom Betondeckel 7 auf die Betonhülle 2 dient. Der Deckel 6 des Stahlbehälters 1 ist mit dem Betondeckel verbunden und mit diesem gemeinsam abhebbar. Bei nicht zu vielen Deckeldurchbrüchen ist auch eine montagemäßige Trennung von Stahldeckel 6 und Betondeckel 7 ausführbar.A steel container 1 is arranged here inside a concrete shell 2. The wall thickness of the steel container 1 is chosen so that it is part of the can withstand later operating pressure. He's with a space in between 3 in the radial direction and an expansion play 4 in the axial direction in the through a concrete cover 7 closed prestressed concrete container 2 held. The concrete cover 7 has cover openings 13, e.g. for control rod drives or core instrumentation and support screws 14 for prestressing a multiple bone closure 8, which is used to The transmission of the compressive forces from the concrete cover 7 to the concrete shell 2 is used. The lid 6 of the steel container 1 is connected to the concrete cover and shared with it withdrawable. If there are not too many cover openings, there is also an assembly-related separation from steel cover 6 and concrete cover 7 executable.

Der Stahlbehälter 1 wird von einer Wärmeisolierschicht 9 umgeben, die sich über eine Schicht Füllbeton 10, in die Kühlrohre 11 eingelassen sind, an der Betonhülle 2 abstützt.The steel container 1 is surrounded by a heat insulating layer 9, which are embedded over a layer of filler concrete 10 into the cooling pipes 11 the concrete shell 2 is supported.

Ein seitlicher Rohranschluß 12 ist in dem Schnitt nach Figur 1 ebenfalls dargestellt.A lateral pipe connection 12 is also shown in the section according to FIG shown.

Bei dieser Anordnung kann bei Inbetriebnahme des Druckbehälters sofort oder stufenweise zunächst ein Druck bis zur Größenordnung von einem Drittel des Nenndruckes in dem Behälter eingestellt werden. Hierdurch weitet aich der Stahlbehälter 1 auf. Wenn anschließend das Innere des Druckbehälters aufgeheizt wird, legt sich die Wandung des Stahlbehälters 1 an die Stütz- und Isolierschicht 9 an und stützt sich über diese und über die Schicht Füllbeton 10 an der Betonhülle 2 ab. Die Wärmeisolierschicht wirkt also gleichzeitig als Stützschicht für die Abstützung des Stahlbehälters an der Betonwand. Zu diesem Zeitpunkt wird die Wand des Stahlbehälters 1 noch auf Zug beansprucht. Bei weiterer Steigerung des Druckes und der Temperatur im Innern des Druckbehälters versucht sich der Stahlbehälter 1 vergebens weiter aufzuweiten. Dies hat zur Folge, daß die Zugbeanspruchung in der Wand des Stahlbehälters 1 fortlaufend geringer wird und sich -bei entsprechender Wahl der Zwischenräume 3 und 4 - in eine Druckbeanspruchung umwandelt. Durch Wahl der Zwischenräume 3 und 4 hat man es also in der Hand, die Beanspruchung des Stahlbehälters 1 im Betriebs zustand des Druckbehälters zu wählen.With this arrangement, the pressure vessel can be started up immediately or gradually a pressure up to the order of a third of the first Nominal pressure in the container can be set. This expands aich the steel container 1 on. If then the inside of the pressure vessel is heated is, the wall of the steel container 1 lies against the supporting and insulating layer 9 and is supported over this and over the layer of filler concrete 10 on the concrete shell 2 from. The thermal insulation layer thus acts at the same time as a support layer for the support of the steel container on the concrete wall. At this point the wall of the steel container becomes 1 still claimed on train. With a further increase in pressure and temperature Inside the pressure vessel, the steel vessel 1 tries in vain to widen. This has the consequence that the tensile stress in the wall of the steel container 1 becomes continuously lower and - with a corresponding choice of the spaces in between 3 and 4 - converted into a compressive stress. By choosing the spaces 3 and 4 you have it in hand, the stress on the steel container 1 in operation to select the state of the pressure vessel.

Bei der Temperatursteigerung im Kessel wird sich Jedoch der Stahlbehälter nicht nur an die Wärmeisolierschicht anlegen, sondern - von unten nach oben in steigendem Maße - an der Wärmeisolierschicht 9 verschieben. Es muß daher neben genauer Einhaltung des Zwischenraumes 3 in radialer und des Zwischenraumes 4 in axialer Richtung gewährleistet sein, daß möglichst geringe Reibungskräfte zwischen der Wärmeisolierschicht 9 und dem Stahlbehälter 1 vorhanden sind.However, when the temperature in the boiler increases, the steel container will do not just lay on the thermal insulation layer, but - from bottom to top in an increasing manner Dimensions - move on the thermal insulation layer 9. It must, therefore, in addition to exact compliance of the gap 3 in the radial direction and the gap 4 in the axial direction be that the least possible frictional forces between the heat insulating layer 9 and the steel container 1 are available.

Die Erfindung betrifft damit einen zylindrischen Druckbehälter für Kernreaktoren mit einer am Einsatzort herstellbaren vorgespannten Betonhülle sur AuSnahme des Innendruck es und einer zwischen der Betonhülle und einer Schicht zum Abdichten des Druckbehälters angeordneten Wärmeisolierung, bei dem als Schicht zum Abdichten des Druckbehälters ein Stahlbehälter vorgesehen ist, bei dem der Stahlbehälter nur für einen Teil des Innendruckes ausgelegt ist und bei dem dessen Abmessungen so gewählt sind, daß er sich im Betriebszustand über eine Stütz- und Isolierschicht an der Betonhülle abstützt, während bei kaltem und drucklosem Druckbehälter zwischen Stahlbehälter und Betonhülle radiale und axiale Ausdehnungsmöglichkeiten vorhanden sind, bei dem die Stütz- und Isolierschicht aus mit Abstand voneinander zwischen einer Innenstützplatte und einer Außenstützplatte angeordneten Pendelstützen besteht und bei dem ferner die Pendelstützen in Öffnungen von Lagerblechen gehalten sind.The invention thus relates to a cylindrical pressure vessel for Nuclear reactors with a pre-stressed concrete shell that can be produced on site Taking into account the internal pressure there and one between the concrete shell and a layer to the Sealing of the pressure vessel arranged thermal insulation, in which as a layer for Sealing of the pressure vessel a steel vessel is provided, in which the steel vessel is designed for only part of the internal pressure and its dimensions so are chosen that it is in the operating state via a supporting and insulating layer supported on the concrete shell, while cold and pressureless pressure vessels between Steel tank and concrete shell, radial and axial expansion options available are, in which the supporting and insulating layers are made with a spacing between an inner support plate and an outer support plate arranged pendulum supports and in which furthermore the pendulum supports are held in openings of bearing plates.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einwandfreie Lageranordnung für die Pendelstützen zu schaffen, die einerseits gewährleistet, daß die Pendelstützen bei nicht anliegendem Stahlbehälter einwandfrei gehalten werden und die andererseits eine Deformation der Lagerbleche an den Durchtrittsstellen für die Pendelstützen im Betrieb des Druckbehälters sicher vermeidet.The object of the invention is to provide a proper bearing arrangement for to create the pendulum supports, which on the one hand ensures that the pendulum supports are kept properly when the steel container is not attached and the other hand a deformation of the bearing plates at the points of passage for the pendulum supports safely avoided during operation of the pressure vessel.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß in der Innenstützplatte und der Außenstützplatte je ein Ende eines Tragbolzens gehalten ist und daß mindestens ein Lagerblech für die Pendelstützen mit dem Tragbolzen verbunden ist.This object is achieved in that in the inner support plate and the outer support plate is each held one end of a support bolt and that at least a bearing plate for the pendulum supports is connected to the support bolt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Pigur 2 im Schnitt dargestellt. Die Pendelstützen 54 befinden sich zwischen einer Innenstützplatte 55 und einer AußenstUtzplatte 56. Im Betrieb des Stahlbehälters 1 liegt die Wand des Stahlbehälters 1 an der Innenstützplatte 55 an. Bei nicht belasteten Pendelstützen 54 werden diese von einem äußeren Lagerblech 57 und von einem inneren Lagerblech 58 gehalten. Das c^ußere Lagerblech 57 ist dabei mit der Außenstützplatte 56 fest verbunden. Das innere Lagerblech 58 ist auf einem Dragbolzen 59 zwischen zwei Hülsen 60 gelagert. Die Enden 61 und 62 des Tragbolzens 59 sind in Ausnehmungen 63 und 64 in der Innenstützplatte 55 und der Außenstützplatte 56 gehalten.An exemplary embodiment of the invention is shown in section in Pigur 2. The pendulum supports 54 are located between an inner support plate 55 and a Outer support plate 56. When the steel container 1 is in operation, the wall of the steel container lies 1 on the inner support plate 55. When the pendulum supports 54 are not loaded, these are held by an outer bearing plate 57 and an inner bearing plate 58. That The outer bearing plate 57 is firmly connected to the outer support plate 56. That inner bearing plate 58 is mounted on a drag bolt 59 between two sleeves 60. The ends 61 and 62 of the support bolt 59 are in recesses 63 and 64 in the inner support plate 55 and the outer support plate 56 held.

Wenn sich bei zunehmender Erwärmung des Stahlbehälters 1 die Wand dieses Stahlbehälters 1 nach oben ausdehnt, verschiebt sich die Innenstützplatte 55 relativ zur Außenstützplatte 56 nach oben. Da das innere Lagerblech 58 in einiger Entfernung von der Innenstützplatte 55 gelagert ist, ist die Aufwärtsbewegung dieses inneren Lagerbleches geringer als diejenige der Innenstützplatte 55. Hierdurch wird vermieden, daß an der Stelle 65 zwischen der Pendelstütze 54 und dem inneren Lagerblech 58 Druckkräfte auftreten. Jedenfalls ist die Lagerstelle des inneren Lagerbleches 58 auf dem Tragbolzen 59 an einer solchen Stelle vorzunehmen, die gewährleistet, daß sich das innere Lagerblech weniger stark anhebt als die Pendelstütze 54 an der Stelle 65, an der die Pendelstütze 54 bei nicht in Betrieb befindlichem Stahlbehälter 1 auf dem inneren Lagerblech aufliegt.If, with increasing heating of the steel container 1, the wall this steel container 1 expands upward, the inner support plate shifts 55 relative to the outer support plate 56 upwards. Since the inner bearing plate 58 in some Distance from the inner support plate 55 is supported, the upward movement is this inner bearing plate less than that of the inner support plate 55. This is avoided that at the point 65 between the pendulum support 54 and the inner bearing plate 58 pressure forces occur. In any case, the bearing point is the inner bearing plate 58 to be carried out on the support bolt 59 at such a point that ensures that the inner bearing plate rises less than the pendulum support 54 on the Point 65 at which the pendulum support 54 when the steel tank is not in operation 1 rests on the inner bearing plate.

Zusätzlich zum inneren Lagerblech 58 läßt sich auch das äußere Lagerblech 57 auf dem Tragbolzen lagern. Hierzu sind, wie Figur 3 zeigt, Hülsen 66 beiderseits einer Bohrung 67 vorgesehen. Das Ende 64 des Tragbolzens 59 ist in dem Beispiel nach Figur 3 so geformt, daß es auf der unteren Fläche der Ausnehmung 64 abrollt.In addition to the inner bearing plate 58, the outer bearing plate can also be used 57 store on the support bolt. For this purpose, as FIG. 3 shows, sleeves 66 are provided on both sides a bore 67 is provided. The end 64 of the support bolt 59 is in the example shaped according to FIG. 3 so that it rolls on the lower surface of the recess 64.

Für den Fall, daß es Schwierigkeiten bereitet, das innere Lagerblech 58 so zu lagern, daß sich bei nach oben gerichteter Bewegung die Innenstützplatte 55 weniger weit nach oben bewegt, als die Pendelstütze 54, kann man die Pendelstütze 54 in einem dem inneren Lagerblech 58 benachbarten Bereich mit einem verringerten Querschnitt versehen, wie es in Figur 4 dargestellt ist. Die gestrichelte Linie 68 gibt die Lage der der Pendelstütze 54 zugewandten Kante des inneren Lagerbleches bei verschiedenen Winkelstellungen der Pendelstütze 54 zur Innenstützplatte 55 an. Dadurch, daß der durch Eindrehen gewonnene verringerte Querachnitt 69 von der Pendelstütze 54 aus gesehen innerhalb der gestrichelten Linie 68 liegt, wird erreicht, daß während des Abrollens der Pendelstütze 54 auf der Innenstützplatte 55 keine Be rührung zwischen der Pendelstütze 54 und dem inneren Lagerblech 58 stattfindet.In the event that it causes problems, the inner bearing plate 58 to be stored in such a way that the inner support plate 55 moved up less than the pendulum support 54, you can use the pendulum support 54 in an area adjacent to the inner bearing plate 58 with a reduced area Provided cross-section, as shown in FIG. The dashed line 68 indicates the position of the edge of the inner bearing plate facing the pendulum support 54 at different angular positions of the pendulum support 54 to the inner support plate 55. In that the reduced cross section 69 obtained by screwing in from the pendulum support 54 as seen from within the dashed Line 68 is located achieved that during the rolling of the pendulum support 54 on the inner support plate 55 no contact between the pendulum support 54 and the inner bearing plate 58 takes place.

2 Patentansprüche 4 Figuren2 claims 4 figures

Claims

Claims 1. Cylindrical pressure vessel for nuclear reactors with a pre-stressed concrete shell that can be produced on site to accommodate the Internal pressure and one between the concrete shell and a layer for sealing the Pressure vessel arranged thermal insulation, in which as a layer for sealing the Pressure vessel a steel vessel is provided, in which the steel vessel only for a part of the internal pressure is designed and in which its dimensions are chosen are that it is in the operating state via a support and insulating layer on the Concrete shell is supported, while cold and pressureless pressure vessels between steel vessels and concrete shell radial and axial expansion possibilities are available, in which the support and insulation layers are spaced apart from one another between an inner support plate and an outer support plate arranged pendulum supports and in which further the pendulum supports are held in openings in bearing plates, according to patent ... ...

(Application P 22 19 412.3), characterized in that in the inner support plate (55) and the outer support plate (56) each have one end of a support bolt (59) is held and that at least one bearing plate (58) for the pendulum supports with the support bolt connected is.

2. Cylindrical pressure vessel according to claim 1, characterized in that that the pendulum supports (54) in the area adjacent to the bearing plates (57, 58) have such a reduced cross-section that with loaded pendulum supports there is no contact between the bearing plate and the pendulum supports.