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Warmgehend.er Gußdruckbehälter zylindrischen Querschnitts
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Die Erfindung betrifft einen.warmgehenden Gußdruckbehälter kreisförmigen
Querschnitts, in.sbesondere zur Aufnahme von Kernkraftwerkskomponenten, mit einer.
am äußeren Umfang befindlichen druckfesten Wärmeisolierung und mit einer durch im
wesentlichen vertikal verlaufende Spannkabel. sowie durch um den Behälterumfang
gewickelte Spannkabel erzeugten Vorspannung, wobei die in Umfangsrichtung wirkenden
Spannkabel außerhalb der druckfesten Wärmeisolierung liegen und die vertikalen Spannkabel
ebenfalls kaltliegend betrieben werden.
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Bekannt sind Druckbehälter für hohe Innendrücke und hohe Temperaturen
aus Spannbeton, die zur Abdichtung mit einem Liner ausgekleidet sind und die eine
Wärmeisolierschicht aufweisen, welche entweder auf der Innen seite des Liner angeordnet
(Auslegeschrift 23 53 179) oder zwischen dem Liner und dem Spannbetonmantel angebracht
ist (Auslegeschrift 22 36 026).
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Stand der Technik ist auch ein Druckbehälter aus vorgespanntem Beton
oder Gußmaterial, bei dem die Wärmeisolierschicht an der Außenseite des Behälters.
vorgeseh.en ist (Offenlegungsschrift 27 17 705). Zur Vorspannung werden entweder
warmgehende Spannkabel. verwendet, oder die Spannkabel werden. kaltliegend betrieben,
wobei die. Vorspannkräfte der am Behälterumfang verlaufenden Spannkabel durch eine
wärmedämmende Stützkonstruktion
in die Beton- oder Gußhülle eingeleitet.
werden und die innerhalb der Beton- oder Gußhülle- liegenden. vertikalen Spannkabel
jeweils von einer Wärmeisolierung umgeben. sind.
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Ein weiterer GuBdruckbehälter weist ebenfalls eine am äußeren Umfang
liegende Wärmeisolierung auf. Der aus Gußkörper, Liner und evtl. einer Füllmasse
bestehende Verbund wird von einem kaltliegenden Umfangs-Spanfrsystem gehalten, das
die Wärmeisolierung nicht beeinflußt (Offenlegungschrift 26 23 329).
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Weiterhin ist ein warmgehender Gußdruckbehälter- mit einer außenseitigen
Wärmeisolierung bekannt, bei dem ebenfalls die in Umfangsrichtung wirkenden und
die vertikalen Spannelemente kaltliegend betrieben werden. Letztere- sind in Ausnehmungen
des Gußdruckbehälters angeordnet und.von einer Wärmeisolierung umgeben (Offenlegungsschrift
26 24 205). Es kann auch noch eine Kühlung für jedes vertikale Spannelement. vorgesehen
sein.
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Von diesem Stand der Technik wird bei der Erfindung ausgegangen, wobei
ihr die Aufgabe zugrunde liegt, einen Gußdruckbehälter der eingangs beschriebenen
Bauart mit verbessertem. vertikalem Spannsystem zu schaffen, bei dem - ohne daß
die vertikalen Spannkabel einer Temperaturbeanspruchung ausgesetzt sind - auf eine
Wärmeisolierung und Kühlung der einzelnen Kabel verzichtet wird, so daß Inspizierungen
und Wiederholungsprüfungen an den.vertikalen Spannkabeln vorgenommen werden können.
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Die gestellte Aufgabe wird- erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch
die vertikalen Spannkabel: aüßerhalb- der druckfesten Wärmeisolierung des Gußdruckbehälters
angeordnet und in Abstandshaltern
aus Guß- geführt sind,. die auf
der -druckfesten Wärmeisolierung angebracht sind, und daß die in Umfangsrichtung
wirkennen Spannkabel außerhalb. der vertikalen Spannkabel angelegt sind und- ihre
Vorspannkraft über an den Abstandshaltern befindliche Stege- durch die druckfeste
Wärmeisolierung in den Gußkörper eing.e-leitet wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gußdruckbehälter wird also das gesamte Vorspannsystem
außerhalb des heißen Bereichs gehalten, da zwischen den Spannkabeln und dem heißen
Gußkörper die Wärmeisolierung. angeo-rdnet ist. Diese- ist druckfest ausgebildet
und überträgt mit- verhäl.tnismäßig geringen Druckspannungen (ca. 500 kp/cm2). die
Vorspannkraft auf den Gußkörper. Es ergibt. sich e.ine klare und.s.ehr günstige
Krafteinleitung für das Vorspannsystem; d. h., da die Kraftübertragung hauptsächlich
durch Druckspannungen erfolgt, wird der GuSkörper in viel günstigerer Weise beansprucht.
Zudem- stellen sich sehr niedrige Temperaturgradienten im Gußkörper ein.
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In den Spannkabeln treten keine Temperaturerhöhungen auf, so daß Relaxationsverluste,
wie. sie als Folge erhöhter Temperatur in den Spannkabeln zu erwarten. wären, nicht
in Erscheinung treten.
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Die aus Guß hergestellten Abstandshalter für die vertikalen Spannkabel.
sind- so gestaltet, daß die Inspizierbarkeit der Spannkabel, die ja. keine Isolierung
und Kühlung benötigen, sowie die Durchführung von Wiederholungsprüfungen. gewährleistet
ist.
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Von Vorteil ist auch, daß sich bei dem erfindungsgemäßen GuB-druckbehälter
gegenüber dem Stand der Technik eine 25 %ige Gewichtsreduzierung ergibt, was. sich
entsprechend auf die Kosten auswirkt. Auch die Herstellung des Gußdruckbehälters
vereinfacht sich, da das Anb-ringen- von Isolierungen um die einzelnen. vertikalen
Spannkabel und- das Installieren.von Kühlsystemen entfällt.
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ZweckmäBigerweise sind die in Umfangsrichtung wirkenden Spannkabel
auf Spannschuhew aufgewickelt, die an den Abstandshaltern für die vertikalen Spannkabel
befestigt. sind, An jedem Abstandshalter sind beispielsweise sechs Stege vorgesehen,
durch die die Wickelvorspannkraft über die druckfeste Wärmeisolierung des Gußdruckbehälters
in den Gußkörper eingeleitet wird.
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Bei einem waringehenden- Gußdruckbehälter mit kuppelförmigen Abschlußplatten
aus Gußmaterial, die jeweils innen an einem stirnseitig auf die Druckbehälterwandung-
aufgesetzten Tragring anliegen, sind vorteilhafterweise die vertikalen Spannkabel-
mit nach innen gerichteter Neigung durch die Tragringe geführt und auf diesen verankert.
Neben einer druckfesten Wärmeisolierung, die auf dem Außenumfang der Tragplatten
angebracht ist und auf der Spannschuhe für die in Umfangsrichtung wirkenden Spannkabel
angeordnet sind, weisen die Tragringe eine weitere druckfeste Wärmeisolierung auf.
Diese befindet sich an- der Innenseite jedes Tragrings zwischen ihm und der jeweiligen
Abschlußplatte.
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Durch die horizontale Komponente der mit Neigung durch die Tragringe
geführten Spannkabel werden die Tragringe zusammengedrückt, wodurch jeweils ein
fester Kontakt zwischen Tragring und Abschlußplatte gewährleistet ist.
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Dieser Kontakt kann noch verstärkt werden durch ein Verbundsystem,
mit dessen Hilfe - unter Zwischenschaltung- der druckfesten
Wärmeisolierung
- die aneinandergrenzenden Flächen von Tragring und Abschlußplatte aufeinandergepreßt
werden. Auf diese Weise. können Beanspruchungen, denen die Abschlußplatten durch
den in dem Gußdruckbehälter -herrschenden Innendruck ausgesetzt sind, zu den Tragringen.
weitergeleitet werden. Die Kraftübertragung erfolgt nur durch Druckspannungen, so
daß eine ungünstige Beanspruchung- des Gußmaterials (wie sie bei einer Kraftübertagung
mittels Scher- oder Schubkeilen. auftreten würde) vermieden wird.. Es ergibt sich
somit auch für die beiden Abschlußplatten und Tragringe eine. sehr günstige Krafteinleitung.
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Eine in der beschriebenen Weise aus Tragring, Abschlußplatte und Verbundsystem
bestehende Deckelkonstruktion kann auch die infolge ihres Eigengewichts- sowie-
einer aufgesetzten Nutzlast oder bei einer Evakuierung-des Gußdruckbehälters auftretenden
Kräfte aufnehmen. Die Deckelkonstruktion kann mit Nutzlasten bis zu 10QO kp/cm2
belastet werden.
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Zur Aufnahme von Nutzlasten kann vorteilhafterweise über der oberen
Abschlußplatte eine aus Gußmaterial bestehende Bühne angeordnet. sein. Zwischen
dies.er Gußbühne und der oberen Abschlußplatte ist zweckmäßigerweise eine zweite,
leichte Bühne aus Stahl vorgesehen, die aus Stützprofilen zusammengesetzt ist. Sie
stützt sich über einige dieser Profile auf der oberen AbschluB-platte ab. Über die
Stahlbühne werden vorhandene Nutzlasten zu der Deckelkonstruktion weitergeleitet.
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Mit der Gußbühne ist die leichte Stahlbühne fest. verbunden. So können
durch. die obere Abschluß platte geführte Einrichtungen (z. B. Rohre für die Besch-ichung
e.ines in dem Gußdruckbehälter angeordneten Kernreaktors oder zur Aufnahme. von
Absorberstäben
bestimmte Rohre) genau auf Abstand gehalten werden,
und es ist eine Austreibsicherung der einzelnen Rohre gegen ein.en eventuellen Störfall
gewährleistet.
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Zweckmäßigerweise wird die S.tahlhUhne dazu äusgenutzt, gegebenenfalls
erforderliches Abschirmmaterial unterzubringen.
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Dieses kann in dem waagerechten Bereich der Stahlbühne angeordnet
sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Gußdruckbehälters schematisch dargestellt, und zwar ist der Gußdruckbehälter für
die Aufnahme eines Kernreaktors vorgesehen. Die Figuren zeigen im- einzelnen: Fig..
1 einen Ausschnitt aus der Wandung des Gußdruckbehälters und. seiner Deckelkonstruktion
im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1, Fig. 3 eine
Einzelheit der. Figuren 1 und 2 in vergrößerter, perspektivischer Darstellung.
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Die Fig. 1 läßt einen Gußdruckbehälter erkennen, dessen Gußkörper
1 aus einer Vielzahl von geformten Einzelteilen zusammengesetzt ist. Auf dem Mantel
des Gußkörpers 1 ist eine druckfeste Wärmeisolierung 2. aufgebracht. Der Gußkörper
1 ist in Umfangsrichtung sowie ln.vertikaler Richtung mit Hilfe von Spannkabeln.
vorgespannt, die außerhalb, der druckfesten Wärmeisolierung 2 angeordnet. sind.
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Die im wesentlichen vertikal. verlaufenden Spannkabel 3 sind in Abstandshaltern
4- aus Gußmaterial geführt, die auf der druckfesten Wärmeisolierung angebracht sind.
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Wie aus der Fig. 3 zu- ersehen ist, weist jeder Abstandshalter 4 eine
parallel zu seiner Längsausdehnung verlaufende Aussparung 5 zur Aufnahme e.ines
Spanrikabeis 3 auf. Weitere Aussparungen 6 in dem Abstandshalter 4, die senkrecht
zur Aussparung. 5 gerichtet sind und in diese- einmünden, ermöglichen die Inspizierung
und Durchführung.von Wiederholungsprüfungen an den Spannkabeln 3. An jedem Abstandshalter
4 sind sechs Stege 7 vorgesehen, mit denen er an der druckfesten Wärmeisolierung
2 anliegt. An der der druckfesten Wärmeisolierung 2 abgewandten Seite ist auf den
Abstandshaltern 4 je ein Spannschuh 8 aufgesetzt.
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Die Abs.tandshalter 4.sind derart auf der durckfesten Wärmeisolierung
2 angeordnet, daß - über den Umfang des Gußkörpers 1 verteilt - eine Vielzahl von
vertikalen Reihen gebildet wird, durch die die Spannkabel 3 laufen. Die Fig 2 läßt
dies gut erk.ennen.
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Die in Umfangsrichtung wirkenden Spannkabel 9 sind auf den Spannschuhen
8 aufgewickelt, und ihre Vorspannkraft wird über die an den Abstandshaltern 4 befindlichen
Stege 7 durch die druckfeste Wärmeisolierung- 2 auf den Gußkörper 1 übertragen.
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Dies geschieht mit verhältnismäßig geringen Druck spannungen (ca.
500 kpXcm2), so daß sich eine günstige Beanspruchung- des Gußkörpers 1 ergibt.
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Auf der ob.eren Stirnseite der Gu3.druckbehälterwandurig ist ein
ebenfalls
aus Gußmaterial bestehender Tragring 10 aufgesetzt, der an seinem Außenumfang eine
druckfeste Wärmeisolierung. 11 aufweist. Auf dieser Wärmeisolierung sind Spanns.chuhe
8- angebracht, die der Aufnahme. von Spannkabeln 9. dienen,-- so daß der Tragring
t0-in Umfangsrichtung vorgespannt ist. Eine in annChernd vertikaler R-ichtung.wirkende
Vor spannung. wird in- dem Tragring 10 durch die Spannkabel 3- erzeugt, die mit
nach innen gerichteter Neigung durch den.-Tragring 10 geführt und mittels Spannköpfen
12 auf diesem. verankert sind.
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Innerhalb des Tragringes 10 ist eine kuppelförmige Abschlußplatte
13 aus Gußmaterial. vorgesehen,- die - unter Zwischenschaltung. einer druckfesten
Wärmeisolierung. 14 - innen an dem Tragring 10 anliegt. Zwischen dem. Tragring 10
und der oberen Stirnfläche des Gußkörpers 1 befindet. sich ebenfalls eine druckfeste
Wärmeisolierung 15.
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Durch ein Verbundsystem 16 w.erden Tragring. 10,. Abschlußplatte 13
und die dazwischen liegende Wärmeisolierung 14 zusammengedrückt, so daß auf die
Abschlußplatte 13 wirkende Kräfte (infolge eines in dem Gußdruckbehälter herrschenden
hohen Innendrucks) in den Tragring 10 weitergeleitet werden. Die horizontale Komponente
der mit Neigung durch den Tragring 10 geführten Spannkabel 3, die ein Zusammenpressen
des Tragringes 10 bewirkt, trägt ebenfalls zu einem festen Kontakt zwischen Tragring
10 und Abschlußplatte 13 bei.
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Über der. Abschlußplatte 13- ist innerhalb- des Tragringes 10 eine
aus Gußmaterial. bestehende Bühne 17 angeordnet,. die für die Aufnahme von Nutzlasten
bestimmt ist. Das Gewicht einer solchen Nutzlast wird von einer zweiten,.. aus Stahl
bestehenden Bühne 18
zu der Abschlußplatte 13 weitergeleitet, und
zwar über StUtzprofile 19 und 20, aus denen die Bühne 18 zusammengesetzt ist.
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Die horizontal angeordneten Stützprofile 19 der Stahlbühne 18 sind
durch Stahlträger 21 fest mit der Bühne 17 verbunden. ueber die vertikal. angeordneten
Stützprofile 20 stützt. sich' die Stahlbühne 18 an der Abschlußplatte 13 ab.
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Innerhalb und unterhalb -der Stützprofile 19 ist Abschirmmaterial
22 gegen von dem Kernreaktor ausgehende radioaktive Strahlung angeordnet.
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Die dargestellte, aus Tragring 10,. Abschlußplatte 13 und Verbundsystem
16 bestehende Deckelkonstruktion weist Durchführungen 24 für Rohre 23 auf, von denen
eins in der Fig.. 1 gezeigt ist.
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In denen Rohren 23 sind beispielsweise Absorberstäbe angeordnet, die
zur Regelung und Abschaltung des Reaktors in dessen Kern eingefahren werden. Durch
die feste Verbindung zwischen der GuB-bühne 17 und der Stahlbühne 18--ist. gewährleistet,
daß der Abstand zwischen den Rohren 23 und damit. auch zwischen den Absorber,täb.en
genau.eingehalten wird.