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Bes ch reibung
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Die Erfindung betrifft allgemein Behälter zur Aufnahme von Kernreaktoren,
und zwar insbesondere einen zusammengesetzten vorgespannten Betondruckeinschließungsbehälter.
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Die Verwendung eines vorgespannten Betonreaktorbehälters zum Einschließen
von verschiedenen Elementen eines Kernreaktorsystems, wie beispielsweise des Reaktorkerns,
der Strömungsmittelumwälzanlage bzw. -ausrüstung und von Wärmeaustauschern, ist
an sich bekannt. Einige der Vorteile der Betonkonstruktion bestehen in ihren relativ
niedrigen Kosten und ihrer Widerstandsfähigkeit gegen plötzliche explosive Zerstörung.
Es ist üblich, Vorspannungssehnen, wie beispielsweise Kabel, Betonbewehrungsseile,
Stahlseile o. dgl., im Beton zu verwenden, um die Bruchfestigkeit des Behälters
zu verbessern. Solche vorgespannten Betonreaktorbehälter haben sich auch insbesondere
für die Errichtung an Ort und Stelle geeignet erwiesen, und zwar besser als in dieser
Hinsicht schwere Metalleinschließungsbehälter geeignet sind.
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Es ist weiterhin bekannt, einen Reaktorkern und Wärmeaustauscher in
einem einzigen vorgespannten Betondruckbehälter unterzubringen, wobei sich Querkanäle
zwischen dem Kern und den jeweiligen Wärmeaustauschern erstrecken. Solche monolitischen
Einrichtungen bzw. Anlagen verbrauchen viel mehr Beton, als es für die Einschließung
erforderlich ist, weil das gesamte System in einem einzigen kreisförmigen Behälter
untergebracht ist.
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Aus der britischen Patentschrift 1 235 280 ist es bekannt, die Masse
solcher monolitischen Einrichtungen bzw. Anlagen dadurch zu vermindern, daß man
einen Teil des Betons um
die Außenseite des Behälters herum entfernt
und daß man Vorspannungskabel bzw. -arahtseile vorsieht die sich in der gleichen
Umfangsrichtung um den Reaktorkern herum und um jeweilige einzelne Wärmeaustauscher
erstrecken, wobei die Vors-pannungskabel bzw. -drahtseile zwischen dem mittig-en
Kern und anderen Wärmeaustauschern verlaufen.
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Es ist außerdem bekannt, den Kern und die Wärmeaustauscher in gesonderten
Druckbehältern unterzubringen, wobei äußere Verbindungsquerkanäle vorgesehen-sind.
Obwohl durch diesen Aufbau die Menge an erforderlichem Beton vermindert wird, hat
er den Nachteil, daß ein zusätzlicher Schutz vorgesehen sein muß, um einen Bruch
der Querkanäle auszuschließen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein zusammengesetzter vorgespannter
Betonreaktorbehälter in der Weise ausgebildet, daß man einen vorgespannten mittigen
Betoneinschließungsbehälter, der einen mittigen Hohlraum hat, mit einer Mehrzahl
von benachbarten vorgespannten Betonsatelliteneinschließungsb-ehältern, die jeweilige
Satellitenhohlräume haben, verbindet, wobei diese Verbindung durch jeweilige Hälse
aus Beton bewirkt wird. Querkanäle, die sicher in den jeweiligen Hälsen eingebettet
sind, verbinden die jeweiligen Satellitenhohlräume mit dem mittigen Hohlraum, so
daß sich Strömungsmittelkanäle zwischen denselben ergeben. Spannungsteile, die sich
innerhalb jedes Halses zwischen dem jeweiligen Satelliteneinschließungsbehälter
und dem mittigen Einschließungsbehälter erstrekken, ergeben eine angemessene Bruchfestigkeit,
durch welche die Unversehrtheit des Querkanals, der sich durch den Hals erstreckt,
sichergestellt wird. Da die Hälse im Vergleich mit den massiven Betonmengen, die
zwischen jeweiligen Hohlräumen der Systeme, wie sie beispielsweise in der vorerwähnten
britischen Patentschrift 1 235 280 gezeigt sind, relativ wenig Beton aufweisen,
braucht der zusammengesetzte
Reaktorbehälter nach der vorliegenden
Erfindung viel weniger Beton, während er gleichzeitig den erforderlichen Grad an
Sicherheit erbringt.
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Infolgedessen wird mit der vorliegenden Erfindung vor allem ein zusammengesetzter
vorgespannter Betonreaktorbehälter für einen Kernreaktor zur Verfügung gestellt,
der eine relativ kleine Menge an Beton braucht.
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Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden
Erfindung seien nachfolgend anhand einiger in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung im
Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert;
es zeigen: Fig. 1 eine vertikale mittige Schnittansicht eines Einschließungs- und
Aufnahmeaufbaus für einenKernreaktor, der einen zusammengesetzten vorgespannten
Betonreaktorbehälter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist,
wobei der Schnitt längs der Linie 1-1 der Fig. 2 ausgeführt ist; Fig. 2 eine horizontale
Schnittansicht des Aufbaus der Fig. 1 längs der Linie 2-2 der Fig. 1, welche den
zusammengesetzten Behälter in einer Aufsicht zeigt; Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht
eines Teils des in Fig. 1 gezeigten zusammengesetzten vorgespannten Betonreaktorbehälters,
welche die Verbindung von einem der Satellitenbehälter mit dem mittigen Behälter
zeigt, wobei der Schnitt in der Ebene der Quersehnen ausgeführt ist, die sich zwischen
den Behältern erstrecken und die Quersehnen in
Aufsicht dargestellt
sind; Fig. 4 eine vergleichbare Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform
eines zusammengesetzten vorgespannten Betonreaktorbehälters gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei der Schnitt durch den Querkanal ausgeführt ist; und Fig. 5 eine
vertikale Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Einschließungs-
und Aufnahmeaufbaus, bei dem eine unterschiedliche Anordnung des mittigen Behälters
und der Satellitenbehälter in einem zusammengesetzten vorgespannten Betonreaktorbehälter
gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt worden ist.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein zusammengesetzter vorgespannter Betonreaktorbehälter
lo gezeigt, der aus einem vorgespannten mittigen Betoneinschließungsbehälter 12
und einer Mehrzahl von benachbarten vorgespannten Betonsatelliteneinschließungsbehältern
14 ausgebildet ist, und zwar sind von letzteren drei in den dargestellten zusammengesetzten
Behälter 1o vorhanden. Der mittige Behälter 12 ist aus einer zylindrischen Seitenwand
16 mit einer oberen Stirnwand oder einem oberen Verschluß 18 und einer unteren Stirnwand
20 ausgebildet. Die Seitenwand und die Stirnwände begrenzen einen mittigen Hohlraum
22 und schließen diesen mittigen Hohlraum ein, der dazu dient, einen Kernreaktor
und dessen Produkte aufzunehmen und einzuschließen. Jeder Satelliteneinschließungsbehälter
14, d. h. jeder satellitenartig angeordnete Einschließungsbehälter 14 ist seitlich
vom mittigen Einschließungsbehälter 12 und diesem benachbart angeordnet, wobei die
Satellitenbehälter 14 in gleichförmigen Abständen um den Umfang des mittigen Behälters
12 herum angeordnet sind. Jeder Satellitenbehälter
14 ist aus
einer zylindrischen Seitenwand 24 und einer oberen Stirnwand oder einem Verschluß
26 sowie einer unteren Stirnwand 28 ausgebildet. Die Seitenwand 24 ist aus vorgespanntem
Beton ausgebildet und erstreckt sich in der gleichen Richtung wie die Seitenwand
16 des mittigen Einschließungsbehälters 12 Die Seitenwand 24 und die Stirnwände
26 und 28 begrenzen jeweilige Satellitenhohlräume 30 und schließen diese Satellitenhohlräume
ein, die ihrerseits dazu dienen, jeweilige Wärmeaustauscher aufzunehmen und einzuschließen.
Ein Hals 32 aus Beton verbindet jeden der Satelliteneinschließungsbehälter 14 mit
dem mittigen Einschließungsbehälter 12. Ein Querkanal 34 oder mehrere Querkanäle
34 erstreckt bzw. erstrecken sich durch jeden Hals 32, wodurch der mittige Hohlraum
22 mit dem jeweiligen Hohlraum 3c verbunden wird, so daß sich ein Strömungsmitteldurchgang
zwischen denselben ergibt. Jeder solcher Querkanal 34 wird von dem Beton des jeweiligen
Halses 32 umfaßt und geschützt.
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Außerdem sind, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, Zusatzstahleinschließungs-
bzw. -aufnahmebehälter 36 in Verbindung mit jedem Satellitenhohlraum 30 zur Aufnahme
der Umwälzantriebe für die Wärmeaustauscher vorgesehen, wie es konventionell üblich
ist. Der zusammengesetzte vorgespannte Betonreaktorbehälter mit seinem Kernreaktor
wird von einem Stahleinschließungs- bzw. -aufnahmebehälter 38 umfaßt, der seinerseits
in einem Einschließungsgebäude 40 eingeschlossen ist. Um eine gewisse Vorstellung
über die Massisheit des Systems und den wirtschaftlichen Wert der Einsparung von
Material zu vermitteln, sei darauf hingewiesen, daß der zusammengesetzte Behälter
1o und der Aufnahmebehälter 38 in etwa dem gleichen Maßstab dargestellt sind, und
daß der Aufnahmebehälter 36 einen Durchmesser von mehr als 30,48 m haben kann. Es
werden infolgedessen viele Tonnen an Beton gegenüber dem Fall eingespart, bei
dem
der Beton den Zwischenraum zwischen den Satellitenbehältern füllt, wie das bei den
Einschließungsbehältern nach dem Stande der Technik geschah.
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Jeder der Behälter, nämlich sowohl der mittige Behälter als auch die
Satellitenbehälter, können aus Beton ausgebildet werden, der in einer bekannten
Weise vorgespannt wird. Beispielsweise erstrecken sich, wie insbesondere in Fig.
2 gezeigt ist, axiale Sehnen (unter "Sehnen" im Sinne der vorliegenden Anmeldung
sollen insbesondere Kabel, Drahtseile oder sonstige Betonvorspannungsseile verstanden
werden) 42 und 44 axial innerhalb der Seitenwände 16 und 24 des mittigen Behälters
12 bzw. der Satellitenbehälter 14.
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Diese axialen Sehnen 42 und 44 werden unter Spannung angeordnet, um
den Beton der Wände in Kompression in der Axialrichtung vorzuspannen. Gewünschtenfalls
können sich diese axialen Sehnen durch die oberen Stirnwände 18 bzw.
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26 erstrecken, wie genauer in der US-Patentschrift 3 733 760 von Koerner
gezeigt ist.
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Wie die Fig. 3 zeigt, wird ein Vorspannen des Betons der Seitenwände
16 und 24 in Umfangsrichtung mittels Bügel-bzw. Reifensehnen 46 bzw. 48 erzielt
Jede der Bügel- bzw.
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Reifensehnen umkreist einen jeweiligen Hohlraum 22 oder30 und wird
an Ankern 50, die außerhalb bzw. an der Außenseite der jeweiligen Seitenwände 16
und 24 angeordnet sind, unter Spannung gesetzt. Solche Bügel- bzw. Reifensehnen
sind axial im Abstand längs den jeweiligen Seitenwänden vorgesehen. Sie sind in
Fig. 1 nicht dargestellt, um die Darstellung der gesamten Anordnung nicht verwirrend
zu machen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung erstrecken sich Spannungsteile in
der Form von Kreuz- bzw. Quersehnen 52 und 54 innerhalb jedes Halses zwischen dem
mittigen Einschließungsbehälter
12 und dem jeweiligen Satelliteneinschließungsbehälter
14. Die Kreuz- bzw. Quersehnen 52 und 54 kreuzen einander innerhalb des Halses 32,
und zwar gesehen in der Axialrichtung, wie in Fig. 3 dargestellt. Es sei darauf
hingewiesen, daß, obwohl die Kreuz- bzw. Quersehnen 52 und 54 in Fig. 3 in ausgezogenen
Linien dargestellt sind, so daß es so aussieht, als ob sie in der gleichen Ebene
liegen, natürlich tatsächlich diese Kreuz- bzw. Quersehnen eine über der anderen
an den Stellen verlaufen, an denen sie sich kreuzen. Nach der Darstellung ist jede
der Kreuz- bzw. Quersehnen 52 und 54 S-förmig, wobei die Bezeichnung S-förmig die
Form eines S und dessen Spiegelbild einschließen soll. Infolgedessen erstreckt sich
jede Kreuz- bzw. Quersehne 52 und 54 um den mittigen Hohlraum 22 in einer Umfangsrichtung
sowie um den jeweiligen Satellitenhohlraum 30 in der entgegengesetzten Umfangsrichtung
herum. Genauer gesagt beginnt, gesehen in der Ansicht der Fig. 3, die Kreuz- bzw.
Quersehne 54 am linken Ende, und sie erstreckt sich innerhalb der Seitenwand 16
im Uhrzeigersinn um den mittigen Hohlraum 22, und beim bzw. nach dem Kreuzen der
Quersehne 52 erstreckt sie sich innerhalb der Seitenwand 24 im Gegenuhrzeigersinn
um den jeweiligen Satellitenhohlraum 30 herum. Mittels Ankern 56 sind die Kreuz-
bzw. Quersehnen 52 und 54 an ihren Enden an den jeweiligen Seitenwänden 16 und 24
an der Außenseite derselben verankert. Die Kreuz- bzw. Quersehnen 52 und 54 sind
mittels der Anker 56 unter Spannung angeordnet, so daß sie den Beton in den Hälsen
32 vorspannen. Da die Sehnen 52 und 54 einander kreuzen, befindet sich der Beton
am Querkanal unter Kompression, und zwar sowohl seitlich in der Richtung zwischen
dem mittigen Hohlraum 22 und dem jeweiligen Satellitenhohlraum 30, als auch quer
hierzu, so daß auf diese Weise der Kanal gegen Explosion in beiden Richtungen geschützt
wird. Vorzugsweise schneiden sich die Kreuz- bzw. Quersehnen unter einem 17winkel
von etwa 9o0, so
daß man eine angemessene Vorkompression in beiden
Richtungen erzielt.
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Die Fig. 4 veranschaulicht eine alternative Ausführungsform der Erfindung,
in der die Spannungsteile, die sich innerhalb jedes Halses 32 zwischen dem mittigen
Einschließungsbehälter 12 und dem jeweiligen Satelliteneinschließungsbehälter 14
erstrecken, einfach Querstangen 58 mit in den jeweiligen Seitenwänden 16 und 24
eingebetteten Scherankern 60 sind.
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Obwohl vorstehend zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
veranschaulicht und beschrieben worden sind, können im Rahmen des Gegenstandes der
Erfindung und des allgemeinen Erfindungsgedankens verschiedenartigste andere Ausführungsformen
bzw. verschiedenartigste Abweichungen, Änderungen o. dgl. ausgeführt werden. Beispielsweise
können die beiden Ausführungsformen kombiniert werden, so daß die Kombination sowohl
Kreuz- bzw. Quersehnen 52 und 54 als auch Querstangen 58 umfaßt. Die Fig. 1 veranschaulicht
eine Reaktoranordnung, in der das Kühlmittel nach aufwärts durch den Reaktorkern
und dann heraus in die Wärmeaustauscher umgewälzt wird. Eine alternative Anordnung
ist in Fig. 5 gezeigt, in der das Kühlmittel nach abwärts durch den Reaktorkern
strömt. Das ist eine Veranschaulichung der Flexibilität bzw. Vielseitigkeit der
Erfindung, die nicht durch die monolitische Ausbildung nach dem Stande der Technik
oder durch die Ausbildung gemäß der britischen Patentschrift 1 235 280 erreichbar
ist. Wie man ohne weiteres aus Fig. 5 ersieht, besteht keine Notwendigkeit, daß
sich der mittige Behälter 12 und die Satellitenbehälter in der gleichen Itieise
erstrecken bzw. koextensiv sind.
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Der eine kann sich axial über den anderen hinaus erstrekken, und zwar
bei großen Einsparungen an Beton.
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Die Kreuz- bzw. Quersehnen 52 und 54 können an jedem wünschbaren Verankerungsplatz
enden. Wie die Fig. 3 zeigt, erstrekken sie sich etwa halbwegs um den mittigen Behälter
und die Satellitenbehälter. Vorzugsweise erstrecken sie sich weniystens etwa ein
Viertel des Weges um diese Behälter. Sie können sich auch weiter erstrecken, und
zwar können sie sich beispielsweise vollständig um den mittigen Behälter erstrekken,
wobei ein Paar von Sehnen 52 und 54 aus einem einzigen Kabel bzw. Drahtseil hergestellt
wird Mit dieser Anordnung werden die Bügel- bzw. Reifensehnen 46 verstärkt, wodurch
es ermöglicht wird, weniger Bügel- bzw. Reifensehnen 46 zu verwenden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zusammengesetzte
Behälter aus diskreten Einheiten hergestellt, wobei jeder Satellitenbehälter unabhängig
hergestellt und nachfolgend mit dem mittigen Behälter zu einer passenden Zeit innerhalb
des Bauplans zusammengefügt und verbunden wird.
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