DE2558687C2 - Kernreaktor-Druckbehälter - Google Patents

Kernreaktor-Druckbehälter

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Manfred Dr. 5170 Jülich Kugeler
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor-Druckbehälter, bei dem die gegen die Außenatmosphäre abgedichtete Behälterwandung einschließlich Behälterdecke und Behälterboden durch Spannkabel unter einer Druckvorspannung steht, wobei Spannkabel zwischen Behälterdeeke und Behälterboden in einem die Spannkabel umgebenden Zwischenteil im Druckbehälter mittig geführt sind.
Bei Druckbehältern größerer Abmessungen, wie sie in der Reaktortechnik oder für die Hydriergasreaktion in der chemischen Industrie benötigt werden, sind hinsichtlich der Druckfestigkeit der Behällerwandung bezüglich des im Behälterinneren herrschenden Gasdruckes hohe Anforderungen zu erfüllen.
Es ist bekannt, die Behälterwandungen derartiger Druckbehälter durch Spannkabel, durch die der Behälter in axialer und tangentialer Richtung verspannt ist, unter eine Druckvorspannung zu setzen, um zu erreichen, daß im Behälter Medien unter hohen Gasdrücken gespeichert werden können, die Behälterwandung gleichwohl aber berstsicher ist. Diese Vorspannung wirkt dem bei Betrieb des Behälters vorhandenen Innendruck entgegen und verhindert somit, daß das Material der Behälterwandung während des Betriebes auf Zug beansprucht wird.
Aus der DE-OS 15 59 292 ist ein derartiger Druckbehälter bekannt, bei dem in dem für die Unterbringung lies Kcrnreakiorcores vorgesehenen Bchälterinnenraum Sparmkabel mittig vorgesehen sind, wobei die
Spannkabel innerhalb eines aus einem Rohr bestehenden Zwischenteils geführt sind. Von Nachteil ist hierbei jedoch, daß die beim Vorspannen der mittig vorgesehenen Spannkabel auftretenden Kräfte restlos von Behälterboden und -decke aufgenommen werden müssen, was für den Fall des leeren Behälters eine entsprechende Auslegung von Behälterdecke und -boden erforderlich macht.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einer. Druckbehälter größerer Abmessungen zu schaffen, bei dem die Wirkung von Innendrücken aufgehoben wird, zugleich aber für den Fall, daß kein Innendruck im Behälter vorliegt, übermäßige Beanspruchungen von Decke und Boden zu vermeiden, so daß deren Dimensionierung fertigungstechnisch sowie aus Kostengründen vertretbar ist
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Druckbehälter der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß bei einem Druckbehälter mit einem Durchmesser von mehr als 15 m das die mittig im Druckbehälter angeordneten Spannkabel umgebende, aus druckfestem Material bestehende Zwischenteil sich zwischen Behälterdeeke und Behälterboden abstützt und daß der so gebildete ringförmige Behälterinnenraum für einen ringförmig ausgebildeten Reaktorkern vorgesehen ist.
Das sich zwischen Behälterdecke und Behälterboden abstützende Zwischenteil nimmt einen Teil der zusätzlich nach innen gerichteten Kräfte auf, wodurch vermieden wird, daß Decke und Boden zur Aufnahme der Vorspannung eine übermäßige Dicke aufweisen müssen, um bei leerem Behälter eine Belastung des Materials über die Elastizitätsgrenze hinaus zu verhindern.
Auf diese Weise kann beispielsweise dann, wenn der Behälter einen runden Querschnitt aufweist und Behälterdeeke und Behälterboden gemäß der Erfindung vorgespannt sind, der Druckbehälter für höchste Drucke ausgelegt werden, wie dies beispielsweise bei Speicherbehältern für gasförmige Medien zweckdienlich ist. Als Materialien für das Zwischenteil sind beispielsweise, ebenso wie für die Behälterwandung, Stahlguß, Grauguß, Walz- oder Schmiedestahl oder auch Spannbeton verwendbar.
Behälterdeeke und -boden des Druckbehälters gemäß der Erfindung weisen auch bei Auslegung für höchste Drucke Dicken auf, die es ermöglichen, das Material von Decke und Boden beispielsweise mittels Ultraschallwellen daraufhin za überprüfen, ob Lunker oder Risse vorhanden sind. Die Sicherheit des Druckbehälters ist damit in hohem Maße gewährleistet.
Zur Erleichterung der Fertigung ist es zweckmäßig, das oder die Zwischenteile aus Einzelteilen zusammenzusetzen, die miteinander in formschlüsiiger Verbindung stehen.
Es ist ferner zweckmäßig, für den Fall, daß der Druckbehälter als Behälter eines Kernreaktors oder als Reaktionsbehälter für die Hydriergasreaktion verwendet werden soll und die Behälterwandung daher einer erhöhten Wärmestrahlung ausgesetzt ist, innerhalb der Einzelteile Leitungen für ein Kühlmedium vorzusehen, wobei die Leitungen in Sammelleitungen münden, die in einem oder mehreren im Zwischenteil zwischen Behälterdeeke und Behälterboden verlaufenden und sich in der Behälterdeeke und in dem Behälterboden fortsetzenden Hohlräumen angeordnet sind, und daß die Einzelteile gegen den Hohlraum oder gegen die Hohlräume abgedichtet oder der Hohlraum oder die
Hohlräume gegen die Aiißenatmosphäre durch VerschluOklappen dicht abschließbar sind. Dabei sind die Hohlräume so bemessen, daß sie im Falle einer an den Sammelleitungen notwendig gewordenen Reparatur als Mannloch verwendet werden können. Als Material für das oder die Zwischenteile werden in diesem Fall zweckmäßigerweise Stahlguß oder Walz- oder Schmiedestahl verwendet
Ein Ausführungsbeispiel des Druckbehälters gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckbehälter für einen Kernreaktor,
Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch den Druckbehälter nach F i g. 1 mit teilweiser Draufsicht.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, bestehen die senkrecht stehende Behälterwandung aus Einzelsegmenten 1 i'.nd Behälterdecke und Behälterboden aus trapezförmigen Einzelstücken 2, die über Paßfedern 3 miteinander, mit den zentralen Decken- oder Bodenstücken 4 und mit der Wandung in formschlüssiger Verbindung stehen. Die Einzeisegmente i stehen ebenfalls, jedoch über Scherbolzen 5 in formschhissiger Verbindung miteinander. Die in das Behälterinnere gerichtete Kraft wird durch Spannkabel bewirkt die als Radialkabel 6 und als Axiaikabei 7 vorgesehen sind. Dabei wird die zusätzliche, auf Behälterdecke und Behälterboden bewirkte Vorspannung durch Axialkabel Ta bewirkt, die innerhalb des Druckbehälters zwischen den zentralen Decken und Bodenstücken 4 geführt und mittels Anzugsmuttern 8 verspannt sind.
Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, verlaufen die die zusätzliche Vorspannung bewirkenden Axialkabel 7a in einem aus Einzelteilen 9 bestehenden Zwischenteil, das zwischen den zentralen Decken und Bodenstücken 4 angeordnet ist. Die Einzelteile 9 des Zwischenteils sind ebenfalls über Scherbolzen 5 miteinander formschlüssig verbunden. Das Zwischenteil weist ein zentrales Mannloch 10 auf, in dem die in der Zeichnung nur teilweise dargestellten Sammelleitungen
11 für die in den Einzelteilen 9 vorgesehenen Leitungen
12 für ein Kühlmedium geführt werden. Die Einzelteile, aus denen die senkrecht stehende Behälterwandung, die Decke und der Boden sowie das Zwischenteil bestehen, sind aus Stahlguß gefertigt und mittels Schweißlippendichtungen 13 gegeneinander abgedichtet
Der Druckbehälter, der für einen innendruck von 40 bar ausgelegt ist und der ein ringförmiges tCernreaktorcore 14 umschließt, weist eine Höhe von etwa 18 m und einen Durchmesser von etwa :0 m auf. Der Durchmesser des Zwischenteils beträgt cfva 4 rn. Die Zugkraft der die Decke und den Boden des Druckbehälters umspannenden Radialkabels beträgt 20 000 t, die Zugkraft der Axialkabel 7a, die durch das Zwischenteil verlaufen, beträgt 80 000 t, die durch Anordnung der Axialkabel 7a erzielte Decken- und Bodendicke beträgt 1,50 m gegenüber 2,50 m bei üblicher Bauweise.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Kernreaktor-Druckbehälter, bei dem die gegen die Außenatmosphäre abgedichtete Behälterwandung einschließlich Behälterdeeke und Behälterboden durch Spannkabel unter einer Druckvorspannung steht, wobei Spannkabel zwischen Behälterdeeke und Behälterboden in einem die Spannkabel umgebenden Zwischenteil im Druckbehälter mittig geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Druckbehälter mit einem Durchmesser von mehr als 15 m das die mittig im Druckbehälter angeordneten Spannkabel (7a) umgebende, aus druckfestem Material bestehende Zwischenteil sich zwischen Behälterdecke und Behälterboden abstützt und daß der so gebildete ringförmige Behälterinnenraum für einen ringförmig ausgebildeten Reaktorkern (14) vorgesehen ist
2. Druckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil aus miteinander in formschlüssiger Verbindung stehenden Einzelteilen (9) zusammengesetzt ist
3. Druckbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Einzelteile (9) Leitungen (12) für ein Kühlmedium vorgeseher· sind, wobei die Leitungen (12) in Sammelleitungen (U) münden, die in einem oder mehreren im Zwischenteil zwischen Behälterdeeke und Behälterboden verlaufenden und sich in der Behälterdeeke und in dem Behälterboden fortsetzenden Hohlräumen angeordnet sind, und daß die Einzelteile (9) gegen den Hohlraum oder gegen die Hohlräume abgedichtet oder der Hohlraum odv-r die Hohlräume gegen die AußenatmosphSire durch Verschlußklappen dicht abschließbar sind.
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