DE2531168A1

DE2531168A1 - Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2531168A1
Application number: DE19752531168
Authority: DE
Inventors: Rolf Drossel; Hans-Peter Dipl Ing Schabert
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1977-01-13
Also published as: US4092490A; JPS5921000B2; BR7603618A; JPS5227990A; DE2531168B2; FR2317736B1; CH591747A5; BE843784A; FR2317736A1; ES449721A1

Description

10. JUL! 1975 KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den

Hamm erbacherstr. 12 und

VPA 75 P 9330 BRD

Sm 21 Hgr

Kernreaktoranlage

Die Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage mit einer Sicherheitshülle und einer diese einschließenden Sekundärabschirmung, die zusammen mit der Sicherheitshülle einen Ringraum begrenzt, durch den eine Frischdampf- oder Speisewasserleitung als Doppelrohr hindurchführt.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 06 582, die sich mit einem aus Beton hergestellten Reaktordruckbehälter für einen Siedewasserreaktor befaßt, ist es bekannt, daß man das durch die Wand des Reaktordruckbehälters führende Doppelrohr mit konischen Körpern festlegen kann, die im Spalt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr angeordnet sind. Hierbei wird das äußere Rohr unmittelbar im Beton befestigt. Dies ist deshalb möglich, weil der Beton als Teil des Reaktordruckbehälters relativ hohe Temperaturen aufweist. Deswegen sind die Temperaturunterschiede zwischen der Frischdampfleitung und dem Reaktordruckbehälter gering und die damit zusammenhängenden Wärmedehnungen auch wegen der Kürze der maßgebenden Leitungslängen beherrschbar.

Bei der Erfindung geht es dagegen darum, daß die Frischdampf- oder Speisewasserleitung im Bereich des Ringraumes zwischen Sicherheitshülle und Sekundärabschirmung, also in erheblicher Entfernung vom Reaktordruckbehälter, zwar sicher festgelegt sein muß, andererseits aber auf Grund der großen Temperaturunterschiede und der großen Längen, über die solche Temperaturunterschiede wirksam werden, nicht so starr eingespannt werden kann, wie dies bei dem Reaktordruckbehälter nach der oben genannten Offenlegungsschrift der Fall ist. Hier wird eine zwar stabile, aber dennoch nachgiebige Abstützung benötigt. Dabei

60 9 8 82/0259

- 2 - VPA 75 P 9330 BRD

muß zugleich sichergestellt werden, daß ein Bruch der Frischdampf- oder Speisewasserleitung niemals dazu führen kann, daß der Ringraum zwischen Sicherheitshülle und Sekundärabschirmung unter· hohen Druck gesetzt werden kann.

Die erfindungsgemäße Kernreaktoranlage zeichnet sich dadurch aus, daß das Doppelrohr im Bereich der Sekundärabschirmung in einem auf seiner Außenseite konischen Stützkörper endet, der einen den Ringraum des Doppelrohres abschließenden Einschnitt aufweist, und daß das andere Ende des Doppelrohres in der Sicherheitshülle längsbeweglich abgestützt ist.

Bei der Erfindung wird das Doppelrohr im Bereich der Sekundärabschirmung befestigt. Diese Befestigungsstelle kann durch den Beton der Sekundärabschirmung geschützt sein, so daß mechanische Beanspruchungen von außen nicht in Frage kommen. Dabei wird der konische Stützkörper zur Halterung sowohl des inneren als auch des äußeren Rohres benutzt. Er ist demnach mit beiden Rohren fest verbunden. Außerdem schließt er den Ringraum zwischen den beiden Rohren ab, so daß dafür keine besondere Einrichtung benötigt wird. Auf diese Weise kann man die Festigkeit des Stützkörpers zugleich dafür ausnutzen, daß durch eine vergrößerte Wandstärke des Innenrohres im Bereich des Stützkörpers die Gefahr von Brüchen ausgeschlossen wird, bei denen ein Leck unmittelbar von der Frischdampfleitung in den Ringraum führen könnte.

Die längsbewegliche Abstützung des freien Endes des Doppelrohres dient zur Entlastung des Stützkörpers. Man verhindert dadurch Biegebeanspruchungen im Stutzkörper, wenn bei einem Bruch der Frischdampfleitung im Inneren des Sicherheitsbehälters Reaktionskräfte auftreten. Bewegungen des Doppelrohres in Längsrichtung, die durch die Wärmedehnung entstehen, werden durch die innenliegende Abstützung nicht behindert.

Der Stützkörper wird vorteilhaft mit einer Kegelschale be-

609882/0259

- 3 - VPA 75 P 9330 BRD

festigt. Die Kegelschale bildet einen dichten .Abschluß der Sekundärabschirmung, so daß ein Doppel-Containment entsteht. Die unvermeidlich hohen Temperaturgradienten werden von der Kegelschale ohne unzulässige Wärmespannungen aufgenommen.

Die Wandstärke der Kegelschale kann mit wachsendem Durchmesser abnehmen. Hierdurch erhält man eine in gewünschter Weise vergrößerte Flexibilität und spart gleichzeitig an Material. Außerdem kann der Kegelwinkel des Stützkörpers mit wachsendem Durchmesser größer werden. Ein derartig trompetenförmig aufgeweiteter Stützkörper hat ebenfalls eine besonders hohe Flexibilität.

Es empfiehlt sich, den außerhalb der Sekundärabschirmung liegenden Abschnitt der Frischdampfleitung über eine Länge vom Mehrfachen des Leitungsdurchmessers mit einem Schutzrohr zu umgeben, das für den vollen Betriebsdruck der Frischdampfleitung ausgelegt ist. Mit diesem Rohr kann man die auf den Stützkörper einwirkenden Kräfte weiterhin begrenzen, denn es werden damit Biegemomente ausgeschlossen, die sonst bei einem hypothetischen Bruch der Frischdampfleitung außerhalb der Sekundärabschirmung entstehen könnten.

Das Doppelrohr kann an der Sicherheitshülle beispielsweise über zwei Doppelkonusschalen abgestützt sein. Die Abstützung kann in gleicher Weise aber auch im Inneren der Sicherheitshülle liegen, so daß der zur Aufnahme der Kräfte dienende Hebelann noch größer ist. Zum Beispiel ist es günstig, wenn das freie Ende des Doppelrohres in einer Betonwand abgestützt ist, die mit einem den Dampferzeuger der Kernreaktoranlage einschließenden Betonzylinder verbunden ist. Hierbei kann man die im allgemeinen ohnehin mechanisch sehr kräftige Struktur dieses Betonzylinders zur Festlegung der Frischdampfleitung benutzen. Das freie Ende des Doppelrohres kann man aber auch in einem Stahlgerüst anordnen.

Im übrigen kann es günstig sein, wenn man das freie Ende des

609882/0259

- 4 - VPA 75 P 9330 BRD

Doppelrohres mit Hilfe eines !Compensators beweglich abdichtet. Damit ist gemeint, daß das Eindringen von gegebenenfalls kontaminiertem Dampf in das Doppelrohr durch einen Abschluß möglichst verhindert wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren Ausfuhrungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 in einem Vertikalschnitt einen Teil eines Kernkraftwerkes für zum Beispiel 1300 MWe mit einem Druckwasserreaktor. Die Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform in größerem Maßstab. In Fig. 3 ist eine geänderte Einzelheit am Stützkörper gezeichnet.

Die nuklearen Teile der Kernreaktoranlage, d.h. der Reaktordruckbehälter und der Primärkühlkreis mit den Dampferzeugern, sind beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 im Inneren eines Betonzylinders 1 angeordnet, der seinerseits von einer stählernen, als Kugel ausgeführten Sicherheitshülle 2 dicht umgeben ist. Als äußerer Schutz dieser Sicherheitshülle 2 dient die sogenannte Sekundärabschirmung 3· Dies ist ein Betonbau, der an der im Schnitt dargestellten Stelle eine äußere Armaturenkammer A aufweist, die mechanisch fest mit einem Betonvorsprung 5 umschlossen ist.

Von den nicht dargestellten Dampferzeugern geht eine Frischdampfleitung 8 aus, die durch eine öffnung 9 des Betonzylinders 1 führt. Die öffnung 9 ist nach außen mit einem Betonbügel 10 abgedeckt. Ein ähnlicher Betonbügel 11, der unterhalb des Bügels 10 liegt, nimmt den als Ganzes mit 12 bezeichneten horizontalen Teil der Frischdampfleitung auf, der durch die Sicherheitshülle 2 und die Sekundärabschirmung 3 führt. Dieser Teil ist als Doppelrohr 13 ausgeführt. Das Doppelrohr 13 ist im Bereich der Sekundärabschirmung 3 mit einem Stützkörper 14 abgeschlossen. Der Stützkörper ist mit einer Kegelschale 15 in einem Mauerrohr 16 befestigt, das das Doppelrohr 13 mit weitem Abstand umgibt und daher Prüfungen der Frischdampfleitung gestattet. Anschließend an den Stützkörper ist eine Absperrarma""

609882/0259

- 5 - VPA 75 P 9330 BRD

tür 17 angebracht, die als Krümmer im Zuge der Frischdampfleitung wirkt und einen vertikalen Auslaß 18 aufweist. Von diesem aus verläuft die Frischdampfleitung mit dem weiteren Bereich 20 in horizontaler Richtung zu einer nicht dargestellten Turbine. Der vertikale Bereich 18 ist von einem Stützrohr 21 umgeben.

Anschließend an das Gehäuse des Ventils 17 ist ein Sicherheitsventil 22 angebaut, dessen Auslaß 23 aus der Betonmauer 5 führt und oberhalb dieser mit einem Schalldämpfer 24 abgeschlossen ist. In den Auslaß 23 kann auch eine Leitung 26 führen, die über Abblaseregelventile 27 gespeist wird.

Wie schon erwähnt, ist die Frischdampfleitung in dem Betonbügel 11 abgestützt. Dort ist das Außenrohr 30 an seinem freien Ende von einem aus zwei Doppelkonusschalen 31 und 32 zusammengesetzten Körper gehalten, der im Betonbügel 11 auf einem Ring 33 gleiten kann. Die notwendige Flexibilität gegenüber der Sicherheitshülle 2, durch die das Außenrohr 30 dicht hindurchgeführt ist, wird durch Kompensatoren 35 erreicht.

Aus der Darstellung der Fig. 2 sieht man, daß die Kompensatoren 35 mit einen Schutzrohr 36 umgeben sind. Sie sind über Schalen 37 und 38 mit dem Außenrohr 30 des Doppelrohres einerseits und einem Stützring 40 andererseits verbunden. Der Stützring ist in die Sicherheitshülle 2 eingeschweißt.

Aus Fig. 2 geht ferner hervor, daß der Stützkörper 14, der als Schmiedestück ausgeführt ist, mit einem Einschnitt 41 den Ringraum 42 des Doppelrohres abschließt. Damit ist gemeint, daß die beiden vom Einschnitt 41 getrennten Teile 43 und 44 des Stützkörpers mit dem Rohr 30 einerseits und dem inneren Rohr 45 andererseits verbunden sind.

Die Fig. 2 zeigt ferner, daß der innere Teil des Stützkörpers 14 in dem Bereich, in dem das Doppelrohr mit dem Einschnitt abgeschlossen ist, eine erheblich größere Wandstärke besitzt,

609882/0259

- 6 - VPA 75 P 9330 BRD

als sie für das innere Rohr 45 bzw. den Bereich 43 des Stützkörpers vorgesehen sind. Damit wird ausgeschlossen, daß ein Bruch der Frischdampfleitung eintritt, der etwa den Ringraum 46 zwischen der Sicherheitshülle 2 und der Sekundärabschirmung 3 unter Druck setzen könnte.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das dem Stützkörper abgekehrte Ende des Doppelrohres in einer Stahlkonstruktion 47 befestigt, die an dem Betonzylinder 1 angebracht ist. Diese Stahlkonstruktion umgreift einen verrippten Körper 48, mit dem das äußere Rohr 30 des Doppelrohres in Längsrichtung des Rohrstückes 12 beweglich abgestützt ist. Der Zwischenraum ist dort mit einem Kompensator 51 abgeschlossen. In Fig. 3 ist noch eine andere Ausführungsform des Stützkörpers 14 in einem Ausschnitt gezeichnet. Dabei ist der als Kegelschale 50 ausgeführte Bereich des Stützkörpers mit unterschiedlicher Wandstärke versehen. Wie man sieht, nimmt die Wandstärke der Kegelschale 50 mit wachsendem Durchmesser ab. Die Kegelschale ist demnach analog zu einem Balken gleicher Biegespannung ausgeführt. Außerdem wird der Kegelwinkel der Kegelschale mit wachsendem Durchmesser größer. Dies erfolgt beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kontinuierlich. Es kann aber auch in Abschnitten erfolgen, um den Bereich der Kegelschale etwa aus einzelnen Ringen zusammensetzen zu können.

8 Patentansprüche
3 Figuren

609882/0259

Claims

- 7 - VPA 75 P 9330 BRD Patentansprüche

1. Kernreaktoranlage mit einer Sicherheitshülle und einer diese einschließenden Sekundärabschirmung, die zusammen mit der Sicherheitshülle einen Ringraum begrenzt, durch den eine Frischdampf- oder Speisewasserleitung als Doppelrohr hindurchführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelrohr (13) im Bereich der Sekundärabschirmung (3) in einem auf seiner Außenseite konischen Stützkörper (14) endet, der einen den Ringraum (42) des Doppelrohres (13) abschließenden Einschnitt (41) aufweist, und daß das andere Ende des Doppelrohres (13) in der Sicherheitshülle (2) längsbeweglich abgestützt ist.

2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (14) mit einer Kegelschale (15) befestigt ist, deren Wandstärke mit wachsendem Durchmesser abnimmt.

3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel der dem Stützkörper (14) zugeordneten Kegelschnlo (15) mit wachsendem Durchmesser größer wird (Fig. 3).

4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der außerhalb der Sekundärabschirmung (3) liegende Abschnitt (18) der Frischdampfleitung über eine Länge vom Mehrfachen des Leitungsdurchmessers von einem Schutzrohr (21) umgeben ist, das für den vollen Betriebsdruck der Frischdampfleitung ausgelegt ist.

5. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelrohr (13) an der Sicherheitshülle (2) über zwei Doppelkonusschalen (37, 38) abgestützt ist.

6. Kernreaktoranlage nach einem der .Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Doppelrohres (13) in

609882/0259

- 8 - VPA 75 P 2£3O BRD

einer Betonwand (11) abgestützt ist, die mit einem den Dampferzeuger der Kernreaktoranlage einschließenden Betonzylinder (1) verbunden ist.

7. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Doppelrohres (13) in einem Stahlgerüst (47) abgestützt ist.

8. Kernreaktoranlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Doppelrohres (13) mit Hilfe eines Kompensators (51) beweglich abgedichtet ist.

609882/0259

•5.

Leerseite