DE2816264B1

DE2816264B1 - Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2816264B1
Application number: DE2816264A
Authority: DE
Inventors: Axel Ing Jungmann
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2816264C2

Description

Der Druckwasserreaktor für zum Beispiel 1000 MWe umfaßt einen stählernen Reaktordruckbehälter 1, der seinerseits den aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern 2 umschließt. Zur Abschirmung der von diesem Reaktorkern 2 ausgehenden Kernstrahlung, insbesondere der Neutronenstrahlung, ist ein als Ganzes mit 3 bezeichneter biologischer Schild aus Beton vorgesehen. An diesem ist der Reaktordruckbehälter 1 mit einer nicht näher gezeichneten Halterung 4 abgestützt.
Der biologische Schild 3 besitzt einen äußeren stabilen, d. h. tragenden Teil 6 und einen dem Reaktordruckbehälter 1 zugekehrten Teil 7, der mit Kühlkanälen 8 versehen ist Der Teil 6 ist in Ortbeton ausgeführt und mit nicht dargestellten Bewehrungen in axialer und Umfangsrichtung versehen. Seine Wanddikke beträgt zum Beispiel 1,5 m, sein Außendurchmesser 15 m, seine Höhe ebenfalls 15 m.
Der innere Teil 7 umfaßt, wie die Fig. 2 deutlich zeigt, eine Lage 10 aus um den Umfang des Reaktordruckbehälters 1 dicht nebeneinander liegend angeordneten Betonrohren 12. Die Betonrohre 12 haben einen Außendurchmeser, der mit 0,5 m etwa 1/3 der Wanddikke des Teiles 6 des biologischen Schildes beträgt. Ihre Wanddicke liegt bei 15 cm. Über die Länge der Rohre 12, die mit etwa 10 m mehr als doppelt so groß wie die Höhe des Reaktorkerns 2 ist, sind vier vorgefertigte Rohrstücke 13 übereinander gestapelt. Zur Zentrierung können die Rohrstücke ineinandergreifende Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen und beispielsweise mit handelsüblichen Spanngliedern zu der gewünschten Höhe gegeneinander verspannt sein.
Die einander längs Mantellinien berührenden Betonrohre 12 sind mit Spanngliedern 14 an dem festen Teil 6 des biologischen Schildes 3 festgelegt An diesen ist ein Dichtblech 15 befestigt. Das Dichtblech 15 begrenzt mit der Innenwand 16 des festen Teiles 6 des biologischen Schildes 3 einen Ringspalt 17. In diesem bilden die Betonrohre 12 nicht nur mit ihrem Inneren die Kühlkanäle 8, sondern auch mit dem dem Reaktordruckbehälter abgekehrten Raum 18 zwischen ihrer Außenseite und der Innenwand 16. Daraus ergibt sich eine feine Verteilung der Kühlmittelführung, die eine intensive Kühlung ermöglicht Dagegen ist in dem dargestellten Beispiel der Raum 19 auf der dem Reaktordruckbehälter zugekehrten Seite des Ringspaltes 17 nicht als Führungskanal der Kühlluft genutzt, sondern abschnittsweise über die Höhe abgeschottet.
Damit soll erreicht werden, daß einerseits die stehende und wegen der fehlenden Betonabschirmung aktivierte Luft nicht in den Kühlkreislauf gelangt, andererseits durch die stagnierenden Luftpolster eine gute Wärmedämmung zusätzlich zu der einer an dem Dichtblech 15 befestigten Isolierschicht 20 gegeben ist.
Die Erfindung bietet, wie deutlich zu sehen ist, den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln fein verteilte Kühlkanäle in einem zur Abschirmung dienenden biologischen Schild entstehen. Die Rohrstücke 13 lassen sich als vorgefertigte Bauteile bei Bedarf sogar noch nach der Montage des Reaktordruckbehälters 1 anbringen. Jedenfalls sind sie leicht zu demontieren, so daß die strahlungstechnisch am höchsten belastete Schicht des biologischen Schildes 3 mit geringem Aufwand an Personal und Hilfsmitteln auch entfernt werden kann. Darüber hinaus ist die Demontage ohne Personaleinsatz unmittelbar in der Zone der größten Kontamination möglich, was prinzipiell die Strahlenbelastung des Personals minimiert.

Claims

Patentansprüche: 1. Kernreaktoranlage mit einem den Reaktordruckbehälter umgebenden biologischen Schild aus Beton, der aus mehreren in Richtung der Kernstrahlung hintereinanderliegenden Teilen mit dazwischen verlaufenden Kühlkanälen besteht, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der dem reaktordruckbehälter (1) nächstgelegene Teil (7) aus vorgefertigten Betonrohren (12) besteht, deren Inneres als Kühlkanal (8) dient.
2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonrohre (12) aus mehreren Rohrstücken (13) von kleinerer Länge als die Kernhöhe bestehen, die fluchtend übereinander angeordnet und gegenseitig befestigt sind.
3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonrohre (12) in einem Ringspalt (12) zwischen einem als Ortbeton hergestellten tragenden Teil (6) des biologischen Schildes (3) und dem Reaktordruckbehälter (1) angeordnet sind und daß der Raum (18) zwischen der Außenseite der Betonrohre (12) und der Ringspaltwand ebenfalls als Kühlkanal dient.
4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonrohre (12) eine mit einem Dichtblech (15) abgeschlossene Isolierung (20) tragen und daß das Dichtblech (15) die eine Wand des Ringspaltes (17) bildet.
5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (19) zwischen dem Dichtblech (15) und den Betonrohren (12) über deren Höhe abschnittsweise als Luftkammern abgeschottet ist.
6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonrohre (12) an dem tragenden Teil (6) des biologischen Schildes (3) befestigt sind.

Die Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kernreaktoranlagen haben üblicherweise einen den Reaktorkern umgebenden biologischen Schild aus Beton. Er soll die Umgebung gegen die aus dem Reaktorkern austretende Kernstrahlung hintereinander liegende Teile mit dazwischen verlaufenden Kühlkanälen umfassen, wie zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift 22 20 486 dargestellt ist. Wegen der großen Abmessung und der Kräfte, die zum Beispiel vom Gewicht eines am biologischen Schild abgestützten stählernen Reaktordruckbehälters ausgehen, hat man den biologischen Schild bisher aus Ortbeton hergestellt.

Dies führt zu einem beträchtlichen Aufwand, wenn die Ausbildung der Kühlkanäle im Hinblick auf eine intensive Kühlung sehr fein, d. h. mit einer im Verhältnis zum Kühlluftvolumen großen Kühlfläche, gestaltet werden soll. Darüber hinaus hat die Verwendung vor Ortbeton die Folge, daß bei einem Abbruch des biologischen Schildes nach der Lebensdauer des Kernkraftwerkes aufwendige Verfahren zur Zerlegung des biologischen Schildes angewendet werden müssen, die mindestens in dem strahlungstechnisch hochbeanspruchten Teil des biologischen Schildes zu unerwünscht hohen Strahlungsbeanspruchungen des Personals führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfacher zu handhabende Ausbildung des biologischen Schildes zu finden.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der dem Reaktordruckbehälter nächstgelegene Teil aus vorgefertigten Betonrohren besteht, deren Inneres als Kühlkanal dient.

Die vorgefertigten Rohre können mit geringem Aufwand zu den gewünschten Kühlkanälen zusammengesetzt werden, wobei eine beliebig feine Ausbildung der Kühlkanäle und damit eine genügend intensive Kühlung des tragenden Stahlbetons erreichbar ist.

Außerdem können die Betonrohre als strahlungstechnisch besonders hoch beanspruchter Teil mit geringem Aufwand abgebrochen werden, während der anschließende Teil des biologischen Schildes, der strahlungstechnisch und thermisch weniger beansprucht ist, in der bisher üblichen Weise als tragender Teil genutzt werden kann.

Bei der Verwirklichung der Erfindung können die Betonrohre aus mehreren Rohrstücken von kleinerer Länge als die Kernhöhe bestehen, die fluchtend übereinander angeordnet und zu der gewünschten Gesamthöhe miteinander axial verbunden sein. Es ist aber auch denkbar, daß insbesondere bei Kernreaktoren kleiner Leistung nur jeweils ein über die gewünschte Höhe reichendes Rohr verwendet wird. Solche Rohre bilden dann nebeneinander liegend einen Mantel um einen Reaktordruckbehälter. Der Mantel kann auch mehrere gestaffelte Ringe von nebeneinanderliegenden Rohren umfassen.

Die Betonrohre können mit ihrem inneren das Volumen der insgesamt vorhandenen Kühlkanäle bestimmen. Man kann aber auch so vorgehen, daß die Betonrohre in einem Ringspalt zwischen einem als Ortbeton hergestellter tragenden Teil des biologischen Schildes und dem Reaktordruckbehälter angeord 1et sind und daß der Raum zwischen der Außenseite der Betonrohre und der Ringspaltwand ebenfalls als Kühlkanal dient. Hier ist eine besonders intensive Kühlung möglich, wobei der Strömungswiderstand relativ gering ist, so daß man unter Umständen mit einem Naturumlauf des Kühlmittels auskommen kann.

Die Wanddicke der Betonrohre richtet sich zum Beispiel nach Anforderungen, die man zur Aufnahme von äußeren Kräften an die Betonrohre stellt, oder die man zur Vermeidung einer Aktivierung von Bestandteilen der Kühlluft an die Abschirmwirkung der Rohrwandung stellt.

Um die Wärmebeanspruchungen des Betons klein zu halten, ist es günstig, wenn die Betonrohre eine mit einem Dichtblech abgeschlossene Isolierung tragen und das Dichtblech die eine Wand des Ringspaltes bildet.

Zur Fixierung des aus den Betonrohren gebildeten Mantels kann man die Betonrohre mit Spanngliedern oder über Konsolen an dem tragenden Teil des biologischen Schildes befestigen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Betonrohre ihrerseits als Träger der vorstehend genannten Isolierung eingesetzt werden sollen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt und F i g. 2 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch einen Druckwasserreaktor.