DE2908968A1 - Spannbetondruckbehaelter fuer ein kernkraftwerk - Google Patents
Spannbetondruckbehaelter fuer ein kernkraftwerkInfo
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Description
- 3 - 7 8 2 2
HGCHTEMPERATUR-REAKTORBAU GmbH
Hansaring 53 - 57 5000 K ö 1 η
Spannbetondruckbehälter für ein Kernkraftwerk
Die Erfindung betrifft einen Spannbetondruckbehälter für ein aus einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor, mindestens einer Gasturbomaschine
und wärmetauschenden Apparaten bestehendes Kernkraftwerk, der zumindest in einem größeren Teilbereich zylindrisch
ausgebildet ist und eine Kaverne für den Hochtemperaturreaktor aufweist, mit einem in seinem unteren Teilbereich vorgesehenen
horizontalen Stollen für die Gasturbomaschine(n) und
mit einer Anzahl von Ausnehmungen für die wärmetauschenden Apparate/ wobei sich die Ausnehmungen in Längsrichtung durch den
Spannbetondruckbehälter erstrecken.
Bekanntlich muß jeder Kernreaktor - unabhängig von dem jeweiligen
Reaktortyp - zur Abschirmung der bei der Kernspaltung im Reaktorkern erzeugten Strahlung mit einer für schädigende Strahlen
undurchlässigen umhüllung umgeben sein. Weiterhin müssen unter
überdruck arbeitende Reaktoren, d.h. diejenigen Reaktoren, bei denen die Kühlung mittels eines unter Überdruck stehenden
{meist gasförmigen) Kühlmittels erfolgt, in eine vollkommen
dichte und druckfeste Hülle eingeschlossen sein, den sogenannten Druckbehälter. Es ist Stand der Technik, den Strahlenschutzraantel
und den Druckbehälter zu einer dichten und zugleich druckfesten ummantelung zusammenzufassen, die die.Aufgaben sowohl des
biologischen Strahlenschutzes als auch des vollständigen, den
inneren überdruck aufnehmenden Abschlusses des Kernreaktors übernimmt. Diese Ummantelung ist aus Beton hergestellt, in dem
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zur Erhöhung der Druckfestigkeit und der Dichtigkeit mit Hilfe
von Spanngliedern im wesentlichen nach innen gerichtete Vorspannungen erzeugt werden, die größer sind als die durch den Überdruck
des im Inneren vorhandenen Kühlmittels erzeugten Spannungen .
Bei sogenannten integrierten Kernreaktoranlagen sind außer dem Kernreaktor auch die wärmetauschenden Apparate wie Dampferzeuger
und Nachwärmeabfuhrsysterne innerhalb des Spannbetondruckbehälters
angeordnet. Diese können mit dem Kernreaktor in einer gemeinsamen Kaverne untergebracht sein, wie es beispielsweise
bei dem THTR-300 MWe-Kraftwerk der Fall ist.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Kernreaktor in einer im Zentrum des Druckbehälters befindlichen Kaverne zu installieren
und die wärmetauschenden Apparate in sich in Längsrichtung durch die Druckbehälterwandungen erstreckenden Ausnehmungen, sogenannten
Pods, unterzubringen, die rings um die Reaktorkaverne
angeordnet sind. Spannbetondruckbehälter dieses Typs sind in den Offenlegungsschriften 15 39 887 und 16 84 651 beschrieben.
Bekannt ist auch die Verwendung derartiger Spannbetondruckbehälter
für Kernkraftwerke, die einen gasgekühlten Hochtemperaturreaktor und mindestens einen aus Gasturbomaschine und wärmetauschenden
Apparaten bestehenden Wärmenutzungskreislauf umfassen. Die wärmetausehenden Apparate (Rekuperator, Vorkühler und
gegebenenfalls Zwischenkühler) sind in den oben beschriebenen Ausnehmungen oder Pods angeordnet, während die Gasturbomaschine
in einem horizontalen Stollen unterhalb des Reaktorkerns installiert ist. In der Offenlegungsschrift 25 18 357 ist ein Spannbetondruckbehälter
dieser Art dargestellt.
Bei allen beschriebenen Spannbetondruckbehältern weist die Kaverne
für den Kernreaktor eine dem zylindrischen Druckbehälter
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angepaßte Form auf (d.h. sie besitzt einen kreisrunden Querschnitt)
und ist zentral in dem Druckbehälter angeordnet. Ihr Durchmesser sowie auch der Durchmesser der Ausnehmungen oder
Pods ist maßgeblich für die Größe des Spannbetondruckbehälters. Eine erhebliche Rolle spielt aber auch die Breite der Betonstege,
die zwischen der Kaverne und den Ausnehmungen sowie zwischen den Ausnehmungen und dem Außenmantel des Druckbehälters
vorhanden sein müssen. Für die Größe des Spannbetondruckbehäiters,
der bei integrierten Kernreaktoranlagen ein sehr kostenträchtiges Bauteil mit einer langen Errichtungszeit darstellt,
ist es daher von ausschlaggebender Bedeutung, wie die in dem Druckbehälter vorhandenen Hohlräume im Verhältnis zueinander
angeordnet sind. Die gewünschte kompakte Bauweise eines Kernkraftwerkes läßt sich nur bei günstiger Verteilung der einzelnen
Hohlräume in dem Druckbehältervolumen realisieren.
Von dem genannten Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Spannbetondruckbehälter der eingangs beschriebenen Bauart so auszugestalten, daß seine Abmessungen
wesentlich reduziert werden können und eine optimale Ausnutzung des Vorspannsystems ermöglicht wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Kaverne für den Hochtemperaturreaktor oberhalb des den horizontalen Stollen enthaltenden Druckbehälter-Teilbereichs außermittig
in dem Spannbetondruckbehälter angeordnet ist.
Durch die AuSermittigkeit der Reaktorkaverne läßt sich eine optimale
Anordnung der übrigen in dem Spannbetonbehälter integrierten Kernkraftwerkskomponenten erreichen, was einen direkten Einfluß
auf die Außenabmessungen des Spannbetondruckbehälters hat. Die Größe der Außermittigkeit der Reaktorkaverne richtet sich
danach, in welchem Verhältnis die in den einzelnen Hohlräumen aufzunehmenden Komponenten zueinander stehen.
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Sehr vorteilhaft wirkt sich bei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten
Spannbetondruckbehälter aus, daß bei seiner Errichtung die einzelnen Behälterbereiche entkoppelt werden können; d.h. es
besteht die Möglichkeit, verschiedene Behälterbereiche gleichzeitig zu montieren. Dadurch läßt sich der Errichtungsablauf
flexibel gestalten, und Störungen im Ablauf können sich nicht so stark auf die Errichtungszeit auswirken.
Die einzelnen Aufgaben für das Vorspannsystem lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Spannbetondruckbehälter ebenfalls entflechten,
so daß die Spannkabel optimal ausgelegt und geführt werden können. Dadurch wird eine ausgeglichene Spannungsausnutzung
der tragenden Behälterquerschnitte möglich.
Eine besonders günstige Anordnung der Ausnehmungen für die wärmetauschen
Apparate ergibt sich, wenn die Kaverne für den Hochtemperaturreaktor in Richtung der Längsachse des horizontalen
Stollens aus der Mitte des Spannbetondruckbehälters verschoben ist. In diesem Falle lassen sich die mit der Erfindung erstrebten
Verbesserungen erreichen, ohne daß für die eingebauten Komponenten Erschwernisse entstehen.
Vorteilhafterweise sind die Ausnehmungen für die wärmetauschenden
Apparate auf beiden Seiten des horizontalen Stollens für die Gasturbomaschine(n) und symmetrisch zu diesem Stollen angeordnet.
Sie können dabei um die Kaverne für den Hochtemperaturreaktor herum plaziert sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die
Ausnehmungen für die wärmetausehenden Apparate und die Kaverne
für den Hochtemperaturreaktor in zwei nebeneinanderliegenden Bereichen des Spannbetondruckbehälters anzuordnen. Bei einem zylindrischen
Druckbehälter sind beispielsweise die Ausnehmungen in der einen Zylinderhälfte vorgesehen, während sich die Reaktorkaverne
in der anderen Zylinderhälfte befindet. In diesem Falle ist die Außermittigkeit der Reaktorkaverne sehr groß.
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Der eben beschriebene Spannbetondruckbehälter (also mit stark
außermittiger Reaktorkaverne) läßt sich sehr kostengünstig ausführen,
wenn er in seinem unterhalb der Reaktorkaverne befindlichen Bereich guer zu der Längsachse des horizontalen Stollens
abgesetzt ist. Der horizontale Stollen ist so anzuordnen, daß er ganz in dem verbleibenden Druckbehälter-Abschnitt verläuft,
durch den sich auch die Ausnehmungen für die wärmetauschenden Apparate erstrecken. Sie durchqueren somit den Druckbehälter
auf seiner größten Länge.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung sind die einzelnen Teilbereiche des Spannbetondruckbehälters unterschiedlich
vorgespannt, wobei die jeweilige Vorspannung den unterschiedlichen Anforderungen, bedingt durch die in den Hohlräumen
eingebauten verschiedenen Komponenten, angepaßt ist. Auf diese Weise kann in den einzelnen Teilbereichen eine in sich optimierte
Vorspannung erreicht werden.
Mit besonderem Vorteil läßt sich diese Maßnahme bei einem Spannbetondruckbehälter
anwenden, dessen einzelne Hohlräume mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt sind. Die Anzahl der Spannkabel
und ihre Verlegung können hier genau auf die jeweiligen Erfordernisse abgestellt werden.
In der Zeichnung sind zwei Äusführungsbeispiele des Spannbetondruckbehälters
gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeipiel im Schnitt
nach der Linie I-I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Schnitt
nach der Linie III-III der Fig. 4 und
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
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M ti
Die Figuren 1 und 2 lassen einen im wesentlichen zylindrischen Spannbetondruckbehälter 1 für ein Kernkraftwerk erkennen, das
aus einem gasgekühlten Hochtemperaturreaktor, einer Gasturbomaschine
und einer Anzhal von wärmetausehenden Apparaten (Rekuperator,
Vor- und gegebenenfalls Zwischenkühlern) besteht. Alle diese Komponenten sind in Hohlräumen innerhalb des Spannbetondruckbehälters
1 untergebracht; d.h. es liegt integrierte Bauweise vor.
Die Hohlräume umfassen eine zylindrische Kaverne 2 zur Aufnahme des Hochtemperaturreaktors, einen horizontalen Stollen 3 für die
Gasturbomaschine und vier vertikale Ausnehmungen 4, die für die
Installation der wärmetauschenden Apparate bestimmt sind. Die vertikalen Ausnehmungen 4 sind zu beiden Seiten des horizontalen
Stollens 3 und symmetrisch zu diesem Stollen angeordnet.
Die Kaverne 2, die oberhalb des den horizontalen Stollen 3 enthaltenden
Druckbehälter-Teilbereichs 5 vorgesehen ist, weist ei- · ne Außermittigkeit e auf, und zwar ist sie in Richtung der Längsachse
des horizontalen Stollens 3 aus der Mitte des Spännbetondruckbehälters
1 verschoben. Sie befindet sich etwa in der einen Hälfte des zylindrischen Spannbetondruckbehälters 1, während in
der anderen Druckbehälterhälfte die vier vertikalen Ausnehmungen 4 angeordnet sind.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist der Spannbetondruckbehälter 1 in seinem unterhalb der Kaverne 2 befindlichen Bereich
quer zu der Längsachse des horizontalen Stollens 3 abgesetzt. Der verbleibende Druckbehälter-Abschnitt fällt mit dem Druckbehälter-Teilbereich
5 zusammen, in dem der horizontale Stollen 3 vorgesehen ist. Der horizontale Stollen 3 verläuft ganz
innerhalb dieses Druckbehälter-Abschnitts. Die vertikalen Ausnehmungen 4 für die wärmetauschenden Apparate sind ebenfalls
durch den Druckbehälter-Abschnitt 5 hindurchgeführt.
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Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzt der Spannbetondruckbehälter 6 eine vollkommen zylindrische
Gestalt. Die ebenfalls zylindrische Kaverne 7 für den Hochtemperaturreaktor ist hier ebenfalls außermittig angeordnet; die
AuSermittigkeit e ist jedoch erheblich geringer als bei dem ersten
Ausführungsbeispiel. Der horizontale Stollen 8 für die Gasturbomaschine
verläuft auch hier in einem unteren Teilbereich 9 des Spannbetondruckbehälters 6, wobei er sich direkt unterhalb
der Kaverne 7 entlang erstreckt.
Das in dem Spannbetondruckbehälter 6 untergebrachte Kernkraftwerk besitzt eine größere Anzahl von wärmetauschenden Apparaten;
daher sind hier sechs vertikale Ausnehmungen 10 z~ur Aufnahme dieser
wärmetauschenden Apparate vorgesehen. Die vertikalen Ausnehmungen 10 erstrecken sich in symmetrischer Anordnung zu dem horizontalen
Stollen 8 durch den gesamten Spannbetondruckbehälter 6. Ihre Anordnung ist so getroffen, daß sie die Kaverne 7
für den Hochtemperaturreaktor umschließen.
Bei beiden Ausführungsbeispielen können Teilbereiche des Spannbetondruckbehälters
1 bzw. 6, die unterschiedlichen Anforderungen ausgesetzt sind, unterschiedlich vorgespannt sein. Solche
Teilbereiche sind beispielsweise die die Hohlräume für die Komponenten enthaltenden Druckbehälter-Abschnitte, da die Hohlräume
- je nach der eingebauten Komponente - unterschiedlich mit Druck beaufschlagt sind.
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Claims (8)
- - 1 - 7 8 2 2Patentansprüche :, 1 , Spannbetondruckbehälter für ein aus einem gasgekühlten. Hochtemperaturreaktor, mindestens einer Gasturbomaschine und wärmetauschenae-n Apparaten bestehendes Kernkraftwerk, der zumindest in einem größeren Teilbereich zylindrisch ausgebildet
ist und eine Kaverne für den Hochtemperaturreaktor aufweist, mit einem in seinem unteren Teilbereich vorgesehenen horizontalen Stollen für die Gasturboiaaschine (n) und mit einer Anzahl von Ausnehmungen für die wärmetauschenden Apparate, wobei sich die Ausnehmungen in Längsrichtung durch den Spannbetondruckbehälter erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kaverne (2? 7} für den Hochtemperaturreaktor oberhalb
des den horizontalen Stollen (3; 8) enthaltenden Druckbehälter-Teilbereichs (5; 9) außermittig in dem Spannbetondruckbehälter (1; 6}_ angeordnet ist. - 2. Spannbetonaruckbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axe Kaverne (2; 7) für den Hochtemperaturreaktor in Richtung der Längsachse des horizontalen Stollens (3; 8) aus der Mitte des Spannbetondruckbehälters (1; 6) verschoben ist.
- 3. Spannbetondruckbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen (4; 10) für die wärmetauschenden
Apparate auf beiden Seiten des horizontalen Stollens (3; 8)
und symmetrisch zu diesem angeordnet sind. - 4. Spannbetondruckbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausnehmungen (10) für die wärmetauschenden Apparate um die Kaverne (7) für den Hochtemperaturreaktor herum angeordnet sind.030038/0181
- 5. Spannbetondruckbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß· die Ausnehmungen (4) für die wärmetauschenden Apparate und die Kaverne (2) für den Hochtemperaturreaktor in zwei nebeneinanderliegenden Bereichen des Spannbetondruckbehälters (1) vorgesehen sind.
- 6. Spannbetondruckbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbetondruckbehälter (1) in seinem unterhalb der Kaverne (2) für den Hochtemperaturreaktor befindlichen Bereich quer zu der Längsachse des horizontalen Stollens (3) abgesetzt ist, wobei der horizontale Stollen (3) ganz in dem verbleibenden Druckbehälter-Abschnitt (5) verläuft, und daß die Ausnehmungen für die wärmetauschenden Apparate sich ebenfalls durch den verbleibenden Druckbehälter-Abschnitt erstrecken.
- 7. Spannbetondruckbehälter nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilbereiche des Spannbetondruckbehälters (1; 6) unterschiedlich vorgespannt sind.
- 8. Spannbetondruckbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der einzelnen Teilbereiche des Spannbetondruckbehälters (1; 6) den in den verschiedenen Hohlräumen wie Kaverne (2; 7), Stollen (3; 8) und Ausnehmungen (4? 10) herrschenden Drücken angepaßt ist.030038/0181
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