DE2816264C2 - Kernreaktoranlage - Google Patents

Kernreaktoranlage

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DE2816264C2
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concrete pipes
nuclear reactor
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pressure vessel
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DE2816264A
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Axel Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Jungmann
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Kraftwerk Union AG
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Kraftwerk Union AG
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C11/00Shielding structurally associated with the reactor
    • G21C11/08Thermal shields; Thermal linings, i.e. for dissipating heat from gamma radiation which would otherwise heat an outer biological shield ; Thermal insulation
    • G21C11/088Thermal shields; Thermal linings, i.e. for dissipating heat from gamma radiation which would otherwise heat an outer biological shield ; Thermal insulation consisting of a stagnant or a circulating fluid
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/08Vessels characterised by the material; Selection of materials for pressure vessels
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/02Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices
    • G21C15/12Arrangements or disposition of passages in which heat is transferred to the coolant; Coolant flow control devices from pressure vessel; from containment vessel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

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 abschirmen und kann mehrere in Richtung der 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 von 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 aei 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 s der dem Reaktordruckbehälter nächstgelegene Teil aus vorgefertigten Betonrohren besteht, deren Inneres als Kühlkanal dient
Die vorgefertigten Rohre können mk geringem Aufwand zu den gewünschten Kühlkanälen zusammen gesetzt 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 genutzi 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 RcSr 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 hergestellten tragenden Teil des biologischen Schildes und dem Reaktordruckbehälter angeordnet sind und daß der Raum zwischen der Außenseite der Betonrohre und der Ringspaltwnd ebenfalls als
Kühlkanal dient Hier <st 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
so 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 werdensollen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt und
Fig.2 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch einen Druckwasserreaktor.
Der Druckwasserreaktor für zum Beispiel 1000 MWe umfaßt einen stählernen Reaktordruckbehälter I, 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 ι ο Reaktordruckbehälter 1 zugekehrten Teil 7, der mit Kühlk&nälen 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 IS m.
Der innere Teil 7 umfaßt, wie die F i g. 2 deutlich zeigt, eine Lage 10 aus um den Umfang des Reaktordruckbehälters 1 dicht nebeneinander liegend angeordneten Betonrohren 12. Die Betonrohre 12 haben einen Außendiirchmeser, der mit 0,5 m etwa Vj 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 «ine gute Wärmedämmung zusätzlich zu der einer an dem Dichtblech 15 befestigten Isolierschicht 20 gegeben ist
Die Erfindung bietet wie deutlich ::u 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
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 Patentansprüche;
1. Kernreaktoranlage mit einem den Reaktordruckbshälter umgebenden biologischen Schild aus Beton, der aus mehreren in Richtung der Kernstrahlung hintereinanderliegenden Teilen mit dazwischen verlaufenden Kühlkanälen besteht, dadurch gekennzeichnet, 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 (i7) zwischen einem als Ortbeton hergestellte:.; 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 Lufcicammern 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.
DE2816264A 1978-04-14 1978-04-14 Kernreaktoranlage Expired DE2816264C2 (de)

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DE2220486A1 (de) * 1972-04-26 1973-11-15 Siemens Ag Kernreaktor
DE2338337A1 (de) * 1973-07-27 1975-02-13 Kraftwerk Union Ag Kernreaktoranlage
DE2554542A1 (de) * 1975-12-04 1977-06-08 Krupp Gmbh Innenwandung eines druckgefaesses

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