DE2945921A1

DE2945921A1 - Thermische isolierung hoher permeabilitaet fuer einen spannbetonbehaelter

Info

Publication number: DE2945921A1
Application number: DE19792945921
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg 6834 Ketsch Schwiers; Josef Dipl.-Ing. 7521 Hambrücken Schöning
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau 5000 Koeln GmbH; Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1979-11-14
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1981-05-27

Description

Thermische Isolierung hoher Permeabilität
für einen Spannbetonbehälter Die Erfindung betrifft eine thermische Isolierung hoher Permeabilität für die Innenwand eines mit einem metallischen Liner ausgekleideten Spannbetonbehälters, in dem ein heißes Gas unter hohem Druck ansteht, mit in einzelnen Schichten angeordneten: Isoliermaterial, die durch Zwischenbleche getrennt sind, und mit auf der heißen Seite angebrachten Abdeckplatten, die mittels die ganze Isolierung durchdringender Haltebolzen an dem Liner befestigt sind.
Derartige Isolierungen finden Anwendung in Kernreaktoranlagen mit gasgekühlten Reaktoren, die zusammen mit den übrigen Komponenten des Kühlgaskreislaufs in einem innen mit einem Liner versehenen Spannbetonbehälters untergebracht sind.
In einer solchen Anlagen können infolge eines Störfalls schnelle Druckänderungen auftreten, die zu einer übermäßig hohen mechanischen Belastung der thermischen Isolierung führen. Um dies zu vermeiden, ist es üblich, in der thermischen Isolierung bzw.
in den das Isoliermaterial abdeckenden Blechen Öffnungen vorzusehen, die den Gasaustausch der thermischen Isolierung mit ihrer Umgebung ohne große Behinderung gestatten. Bei einer solchen "offenen Isolierung" besteht jedoch die Gefahr, daß bei Vorhandensein eines merklichen Druckgradienten entlang der Isolierung die Isolierwirkung durch Zwangskonvektion zunichte gemacht wird.
Aus der Offenlegungsschrift 21 59 781 ist eine thermische Isolierung für die Druckbehälterwandung eines gasgekühlten Kernreaktors bekannt, die aus mehreren Lagen hochporösen metallischen Maschengeflechts und dünnen Metallblechen besteht. Jede Lage des Maschengeflechts umfaßt mehrere übereinanderliegende Metallgewebeschichten, in die senkrecht zur Schichtebene eine Wellenstruktur eingeprägt ist. Die Richtungen der Wellenstrukturen in unmittelbar benachbarten Schichten sind im wesentlichen senkrecht zueinander. Die Schichten der Isolierung liegen randschlüssig übereinander und sind an den Rändern offen, um einen Druckausgleich mit dem Kühlgas zu ermöglichen. Auf diese Weise ergeben sich Spalte, die den Zutritt des Kühlgases bis an die zu schützende Behälterwandung erlauben und damit die Wirksamkeit der Isolierung herabsetzen. Zudem kann sich auf Grund der hohen Porosität der Isolierschichten bei Vorhandensein eines Druckgradienten entlang der Isolierung eine Gasströmung in letzterer herausbilden. Eine völlige Unterbindung dieser Gasströmung durch Erhöhung des Strömungswiderstandes der Isolierung würde jedoch zu einer Zerstörung der Isolierschichten führen.
Zum Stand der Technik gehört ferner eine thermische Isolierung für die Wand eines Druckbehälters, in dem ein wassergekühlter Kernreaktor untergebracht ist. Die Isolierung weist mit dem Behälterinneren verbundene schräge (bzw. am Behälterboden gerade) Zellen auf, wie in der Offenlegungsschrift 16 25 309 beschrieben. Die Zellen sind durch U-förmig gebogene Bleche völlig gegeneinander abgedichtet und stehen mit dem Behälterinneren jeweils durch eine Öffnung in Verbindung. Sie sind mit einer Aufschüttung von Körpern U-förmig gebogener Porzellanstreifen ausgefüllt, die eine strömungshemmende Wirkung auf das Kühlwasser ausüben. Auf diese Weise soll verhindert werden, daß sich in den Zellen ein die Wärmeisolierung vermindernder Umlauf des Kühlwassers herausbildet. Zur Füllung und Entleerung der Zellenräume bei der In- oder Außerbetriebsetzung des Reaktors sind die Zellen mit Heberrohren versehen, deren Enden in den Druckbehälter hineinragen.
In der Offenlegungsschrift 26 43 284 ist eine weitere Wärmeisolierung für die Innenwand eines Kernreaktordruckbehälters beschrieben, deren das Isoliermaterial schützende Abdeckplatten ebenfalls mit Druckausgleichsöffnungen versehen sind. Die Abdeckplatten sind mittels Bolzen an dem Liner des Druckbehälters befestigt. Das aus mehreren Schichten bestehende Isoliermaterial wird durch die Abdeckplatten leicht komprimiert. In dem Isoliermaterial sind an dem Liner angeschweißte oder angeschraubte Bleche eingebettet, die die Wärmeisolierung unterteilen, ohne daß eine gasdichte Abschottung der durch die Unterteilung entstandenen Zellen vorgenommen wird. Die Bleche haben die Aufgabe, eine Gasströmung durch die Isolierung zu behindern, sie aber nicht ganz zu unterdrücken, um einer Zerstörung des Isoliermaterials vorzubeugen.
Aus einzelnen Platten bzw. Elementen zusammengefügte Wärmeisolierungen für die Wandteile nuklearer Anlagen sind schließlich aus den Offenlegungsschriften 26 26 616 und 26 23 565 bekannt.
In ersterem Falle bestehen die Platten jeweils aus einer flachen, von zwei Abdichtungsblechen begrenzten Einfassung, wobei die Bleche an ihren Umfang miteinander verschweißt sind und einen mit Inertgas gefüllten Zwischenraum bilden. In diesem Zwischenraum sind abwechselnd metallische Gewebe oder Geflechte und durchlöcherte Tafeln angeordnet.
Die in der Offenlegungsschrift 26 23 565 beschriebene Wärmedämmung ist aus einzelnen Metallkassetten zusammengefügt, an deren Rückseiten kissenartig ausgebildetes Wärmdamm-Material befestigt ist. Das Wärmdamm-Material ist umhüllt und weist außerdem einen metallischen Oberflächenschutz auf.
Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine thermische Isolierung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der eine hohe mechanische Belastbarkeit mit einer über einen langen Zeitraum anhaltenden guten Isolierwirkunq verbunden ist und die sich besonders eignet für die Durchführung von Stütz- und Tragkonstruktionen für Komponenten des Kühlgaskreislaufes.
Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die einzelnen Schichten des Isoliermaterials aus einer Vielzahl von losen Blechstreifen bestehen, die derart ausgebildet und aufeinandergelegt sind, daß sie in Richtung der Normalen zur Behälterwand mechanisch hoch belastbar sind, und daß auf der obersten Lage der Zwischenbleche eine dünne, elastisch verformbare Abdichtfolie angebracht ist, die über ihre gesamte Fläche dicht verschweißt ist.
Vorzugsweise bestehen die einzelnen Lagen der Zwischenbleche aus nicht miteinander verschweißten Teilstücken; sie können sich daher frei ausdehnen.
Die Abdichtfolie, die gasdicht zu einer Einheit verschweißt ist und daher Bypaßströme des Gases durch die hoch permeablen Schichten des Isoliermaterials verhindert, kann vorteilhafterweise auf ihrer heißen Seite mit einem Schutzblech abgedeckt sein.
Es ist zweckmäßig, auch das Schutzblech aus einzelnen Teilen zusammenzufügen, die nicht miteinander verschweißt sind, sich aber überlappen können. Die einzelnen Blechteile, zu deren Anfertigung dickeres Material verwendet werden kann, können somit Wärmedehnungen spannungsfrei aufnehmen. Die Schichten des Isoliermaterials sowie die Abdeckplatten bleiben ebenfalls frei von Wärmespannungen, und das Gleiche gilt auch für die dünne elastische Abdichtfolie, die sich in die Spalten der Abdeckplatten bzw. (bei Vorhandensein eines Schutzbleches) in die Spaltes des Schutzbleches hinein verformen kann.
Die lose aufeinandergelegten Blechstreifen der Schichten des Isoliermaterials können in der Form von Gittern angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, zu Profilen gebogene Blechstreifen zu verwenden. Beispielsweise können die Blechstreifen ein Kreisprofil oder ein gewelltes Profil aufweisen.
Da die Blechstreifen eine geringe Steghöhe besitzen und infolgedessen sowie durch die besondere Formgebung in der gewünschten Richtung in Verbindung mit den Zwischenblechen mechanisch hoch belastbar sind, lassen sich Stütz- und Tragkonstruktionen für Komponenten des Kühlgaskreislaufs ohne Schwierigkeiten und ohne Beeinträchtigung der Isolierwirkung durch die erfindungsgemäße Isolierung hindurchführen. Die hohe mechanische Belastbarkeit der Isolierung gestattet es zudem, daß die thermische Isolierung während der Montage mit Montagegegenständen wie Gerüsten oder dgl. belastet werden kann.
Weitere Vorteile der thermischen Isolierung gemäß der Erfindung sind ihre hohe Betriebssicherheit sowie die einfache und kostengünstige Herstellbarkeit.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel das Teilstück einer erfindungsgemäßen Isolierung schematisch und im Längsschnitt dargestellt. Die Isolierung ist für den Liner der Kaverne eines Spannbetonbehälters vorgesehen. Die Kaverne dient zur Aufnahme eines gasgekühlten Hochtemperaturreaktors.
Die Figur läßt einen Ausschnitt aus dem Spannbetondruckbehälter 1 erkennen, der die Kaverne 2 umschließt. Die Kaverne 2 ist mit einem Liner 3 aus Metall ausgekleidet, der mittels Ankern 4 in der Druckbehälterwand 6 befestigt ist. Auf dem Liner 3 ist eine thermische Isolierung aufgebracht, die den Liner vor einer zu großen thermischen Belastung durch das hei-Be Kühlgas schützt.
Die thermische Isolierung besteht aus mehreren Schichten 5a eines von losen Blechstreifen gebildeten Isoliermaterials 5, aus einer Anzahl von Abdeckplatten 7 sowie aus zwischen den Schichten Sa angeordneten Zwischenblechen 8 und weiteren, noch zu beschreibenden Bauelementen.
Die Zwischenbleche 8 sind aus nicht miteinander verschweißten einzelnen Teilstücken 8a zusammengesetzt. Mittels durch die ganze Isolierung geführter Haltebolzen 9 ist die Isolierung an dem Liner 3 befestigt, wobei beispielsweise jeweils ein Haltebolzen 9 durch eine Abdeckplatte 7 gesteckt ist. Die Haltebolzen 9 sind an dem Liner 3 angeschweißt oder mit ihm verschraubt.
Auf die oberste Lage der Zwischenbleche 8 ist eine dünne, elastisch verformbare Abdichtfolie 10 aufgelegt, die über die gesamte Oberfläche des Liners 3 dicht verschweißt ist. Zum Schutz gegen Beschädigungen ist die Abdichtfolie 10 auf der der Kaverne 2 zugewandten Seite mit einem Schutzblech 11 abgedeckt. Das Schutzblech 11 ist aus einer Anzahl von einzelnen Blechteilen 11a gefertigt, die nicht miteinander verschweißt sind. Die Blechteile 11a können sich aberlappen (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Die Schichten 5a bestehen aus einem Isoliermaterial, das eine große Permeabilität besitzt. Es wird von einer Vielzahl loser Blechstreifen gebildet, die in Form von übereinander gelegten Gittern oder übereinander geschichteten Profilelementen wie Kreisprofilen oder gewellten Profilen angeordnet sind. Die Anordnung der Einzelelemente ist dabei so getroffen, daß sich in Richtung der Normalen zur Druckbehälterwand 6 eine hohe mechanische Belastbarkeit ergibt.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e ============================= 1. Thermische Isolierung hoher Permeabilität für die Innenwand eines mit einem metallischen Liner ausgekleideten Snannbetonbehälters, in dem ein heißes Gas unter hohem Druck ansteht, mit in einzelnen Schichten angeordnetem Isoliermaterial, die durch Zwischenbleche getrennt sind, und mit auf der heißen Seite angebrachten Abdeckplatten, die mittels die ganze Isolierung durchdringender Haltebolzen an dem Liner befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten (5a) des Isoliermaterials (5) aus einer Vielzahl von losen Blechstreifen bestehen, die derart ausgebildet und aufeinandergelegt sind, daß sie in Richtung der Normalen zur Behälterwand (6) mechanisch hoch belastbar sind, und daß auf der obersten Lage der Zwischenbleche (8) eine dünne, elastisch verformbare Abdichtfolie (10) angebracht ist, die über ihre gesamte Fläche dicht verschweißt ist.
2. Thermische Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagen der Zwischenbleche (8) aus nicht miteinander verschweißten Teilstücken (8a) bestehen.
3. Thermische Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtfolie (10) auf der heißen Seite mit einem Schutzblech (11) abgedeckt ist.
4. Thermische Isolierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzblech (11) aus einer Anzahl einzelner, sich überlappender Bleche (11a) besteht, die nicht miteinander verschweißt sind.
5. Thermische Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen der Schichten (5a) des Isoliermaterials (5) in Form von Gittern angeordnet sind.
6. Thermische Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen der Schichten (5a) des Isoliermaterials (5) zu Profilen gebogen sind.