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Abschlußeinrichtung für große Durchführungen in einem
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vorgespannten Druckbehälter Die Erfindung betrifft eine Abschlußeinrichtung
für große Durchführungen in einem vorgespannten Druckbehälter, der insbesondere
zur Aufnahme von Kernkraftwerkskomponenten bestimmt ist, vorzugsweise mit einem
sich insgesamt oder teilweise nach oben verjüngendem Deckel, wobei der Deckel von
Verbindungselementen formschlüssig gehalten ist.
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Bestimmte Komponenten eines Kernkraftwerkes, wie z.B. Wärmetauscher,
müssen zum Zweck ihrer Reparatur oder ihres Austausches leicht zugänglich sein und
sind daher innerhalb des vorgespannten Druckbehälters untergebracht. Für die Einbringung
der Wärmetauscher in den Druckbehälter sind im Behälter
Durchführungen
vorgesehen. Diese Durchführungen müssen während des normalen Reaktorbetriebes hinreichend
abgedichtet und abgeschirmt sein.
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Üblicherweise werden hierzu Abschlußeinrichtungen aus Beton, Stahl
oder Gußmaterial verwendet, da die Abschlußeinrichtung hohen Innendruck in dem Behälter
standhalten muß. Der Druckbehälter wird von einer vorgespannten Konstruktion aus
Beton, Stahl oder Gußmaterial gebildet. Beim Austausch von Wärmetauschern bzw. anderen
Kraftwerkskomponenten muß die Vorspannunq des Druckbehälters beim Entfernen des
Abschlußdeckels unterbrochen werden.
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Eine Abschlußeinrichtung für eine Druckbehälteröffnung ist in der
Offenlegungsschrift 16 84 926 dargestellt. Sie zeigt einen aus Stahlbeton bestehenden
Deckel mit konischer äußerer Begrenzungsfläche und einer Anzahl von keilförmig gestalteten
Widerlagern, über die sich der Deckel an dem Druckbehältermantel abstützt. Die Abschlußeinrichtung
ist in die Behälteröffnung eingesetzt und mehrstückig ausgeführt, wobei mittels
Spannelemente mehrere Sektoren zusammengespannt sind.
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In der Offenlegungsschrift 2 234 491 ist eine weitere Abhluinrichtung
für nehälterdurchführungen beschrieben, die oben in die Durchführung eingesetzt
ist und aus Beton besteht.
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Diese wird durch Druckbelastung am Umfang vorgespannt. Weiterhin weist
diese Abschlußeinrichtung eine sekundäre Befestigung auf, die auf die Durchgangsauskleidung
axial wirkt.
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Diese Festhaltevorrichtung besteht aus einer Vielzahl von Segmenten,
die so geformt sind, daß sie gemeinsam einen kegelstumpfförmigen Ring bilden und
damit die in axialer Richtung wirkenden Kräfte aufnehmen können. Durch diese sekundäre
Festhalteeinrichtung soll die Abschlußeinrichtung im Falle eines Versagens der Haupt-
oder Primärfesthalteeinrichtung die axialen Kräfte aufnehmen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Abschlußeinrichtung für große Durchführungen der eingangs beschriebenen
Bauart anzugeben, die sich durch hohe Sicherheit, wirtschaftliche Herstellung und
Handhabung auszeichnet und eine leichte Demontierbarkeit durch ihre konstruktive
Ausgestaltung, ihre geringen Abmessungen und Gewichte ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Abschlußeinrichtunq der
eingangs genannten Art dadurch qltist, daI3 der Deckel in einer kegelstumpfartigen
Ausnohmuny im Sparlnbetondruckbehälter im oberen Bereich der Durchführung über Verbindungselemente
zwischen Deckelrand und Ausnehmungswand angeordnet und gehalten ist. Der vorgespannte
Deckel weist kleine Baugrößen auf und mit den Verbindungselementen ist eine schnelle
Demontierbarkeit des Deckels möglich. Die gesamte Abschlußeinrichtung ist im Spannbetondruckbehälter
aufgenommen und ragt nicht über die Oberfläche des Spannbetondruckbehälters hinaus.
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Die Neigung des Deckels und die Neigung der Ausnehmung im Spannbetondruckbehälter
sind gleich. Die Verbindungselemente können daher nicht verkanten und sind einfach
herzustellen.
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Sie nehmen die gesamten Kräfte, die in axialer Richtung auf den Deckel
wirken, auf.
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Der Durchmesser an der Unterseite des Deckels ist kleiner als der
Durchmesser der Öffnung an der Behälteroberfläche des Spannbetondruckbehälters der
Ausnehmung. Der Deckel kann ohne Verbindungselemente in die Öffnung eingesetzt werden
und dann können die Verbindungselemente einzeln in die Ausnehmung zwischen Spannbetondruckbehälterwand
und Deckelrand eingesetzt werden. Ein schnelles Abnehmen des Deckels ist in umgekehrter
Reihenfolge möglich.
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Der Abschlußdeckel ist über Spannelemente im Spannbetondruckbehälter
verankert. Diese Spannelemente nehmen zusätzlich Kräfte, die in axialer Richtung
auf die Abschlußeinrichtung wirken, auf. Die Hauptkräfte, die auf die Abschlußeinrichtung
wirken, werden über die Spannelemente in den Spannbetondruckbehälter abgeleitet.
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Der Abschlußdeckel ist durch Spannkabel vorgespannt. Dies ermöglicht
eine kleine Abmessung des Deckels und damit ein geringes Transportgewicht des Abschlußdeckels.
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Eine weitere Ausbildung sieht vor, daß die Verbindungselemente zweiteilig
mit Zylindern und Kolben auf Grundplatten ausgebildet sind. Dies ermöglicht ein
sehr leichtes Einsetzen der Verbindungselemente während der Einbauphase des Deckels
in die Ausnehmung.
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Eine Weiterführung der zweiteiligen Verbindungselemente besteht darin,
daß zwei Kolben auf der Grundplatte beweglich in zwei Zylindern mit Hydraulikanschluß
auf der Grundplatte gelagert sind. Der Hydraulikanschluß trägt hierbei zur schnellen
Demontierbarkeit des Deckels bei, indem die beiden beweglichen Grundplatten der
Verbindungselemente durch den hydraulischen Druck auseinandergepreßt werden. Die
Grundplatten übertragen den Druck zur einen Seite in den Spannbeton und zur anderen
Seite auf den Rand des Abschlußdeckels. Hierbei wirken die Verbindungselemente wie
die Abschlußdeckelspannkabel. Weiterhin ermöglichen die beiden beweglichen Verbindungselemente
ein schnelles Ein-und Ausbauen des Deckels.
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Eine vorteilhafte Anordnung sieht vor, daß die gesamte Deckelanordnung
mit der Ausnehmung über die Deckfläche des Spannbetondruckbehälters als Zylinder
erhaben angeordnet ist. Diese Lösung bietet sich an, wenn die Höhe der Durch-
führung
zum Einbau der integrierten Komponenten nicht ausreicht.
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Eine weitere Möglichkeit sieht vor, daß die kegelstumpfartige Ausnehmung
durch den oberen Bereich der Durchführung gebildet ist und der Deckel mit Verbindungselementen
in die Öffnung eingesetzt ist. Diese Lösung ist kostengünstig und bei sehr knappen
Bauverhältnissen anwendbar.
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Die Verbindungselemente weisen keilartige Schrägen auf und sind zwischen
Deckel und Spannbetondruckbehälter angeordnet.
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Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen Spannbetondruckbehalter
mit Innenkaverne und über zwei Durchführungen im Spannbetondruckbehälter zwei verschiedene
Abschlußanordnungen, Fig. 2 einen Teilausschnitt durch einen Spannbetondruckbehälter
mit Durchführung und eine Abschlußeinrichtung mit Verbindungselementen, die in den
Spannbetondruckbehälter eingelassen sind, Fig. 3 einen Teilausschnitt eines Spannbetondruckbehälters
mit Deckeloberteil, Vfrrbindungselementen und Deckelspannkabel, Fig. 4 einen Teilausschnitt
eines Spannbetondruckbehälters mit Deckeloberteil und geteilten Verbindungselementen
mit Hydraulikanschluß,
Fig. 5 einen Teilausschnitt durch einen Spannbetondruckbehälter
mit einer Durchführung, in der im Oberteil die Abschlußeinrichtung mit Verbindungselementen
eingelassen ist, und Fig. 6 einen Teilausschnitt mit keilartigen Verbindungselementen
für die Abschlußeinrichtung der in Fig. 5 gezeigten Anordnung.
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Die Fig. 1 zeigt einen Spannbetondruckbehälter 10, der insbesondere
zur Aufnahme von Kernkraftwerkskomponenten, die hier nicht weiter gezeichnet sind,
bestimmt ist, mit Durchführungen 13 und-darüber angeordneten Abschlußeinrichtungen
11.
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Die eine Abschlußeinrichtung 11 ist mit einem Deckel 14 in den Spannbetondruckbehälter
10 integriert und schließt mit der Deckfläche 36 des Spannbetondruckbehälters 10
ab. Die zweite Anordnung einer Abschlußeinrichtung 11 zeigt eine Spannbetondruckbehältererhöhung
30, die über die Deckfläche 36 des Spannbetondruckbehälters 10 erhaben hinausragt.
Diese Anordnung kann aus bautechnischen Gründen erforderlich werden.
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Fig. 2 zeigt eine Abschlußeinrichtung 11 für große Durchführungen
13 in einem vorgespannten Druckbehälter 10 mit einem sich insgesamt nach oben verjüngenden
Deckel 14, wobei der Deckel 14 von Verbindungselementen 18 formschlüssig gehalten
ist. Der Deckel 14 ist in einer kegelstumpfartigen Ausnehmung 22 im Spannbetondruckbehälter
10 im oberen Bereich der Durchführung 13 über Verbindungselemente 18 zwischen Deckelrand
44 und der Ausnehmungswand 46 des Spannbetondruckbehälters 10 tln(leXordnet und
fixiert. Der Deckel 14 liegt plan auf der Öffnung über der Durchführung 13 auf.
Die Neigung des Deckels 14 und die Neigung der Ausnehmung 22 im Spannbetondruckbehälter
10 sind gleich. Der Durchmesser an der Unterseite 26 des Deckels 14 ist kleiner
als der Durchmesser der Öffnung 24 an der Behälteroberfläche 16 des Spannbetondruckbehälters
10
der Ausnehmung 22. Damit ist gewährlelstet, ddß der l)ecke-sl 14 bei Wiederholungsprüfungen
schnell etn- und ausgebaut werden kann. Der Abschlußdeckel 14 wird über Verankerungen
aus dem Spannbetondruckbehälter 10 in Form von Spannelementen 20 verankert. Die
Oberfläche der Verbindungselemente 18 und die Oberfläche des Deckels 14 ragen nicht
über die Behälteroberfläche 16 hinaus. Der Deckel 14 schließt die Öffnung 12 mit
seiner Unterseite ab und damit auch die Durchführung 13.
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Fig. 3 zeigt die gleiche Anordnung wie Fig. 2. Zusätzlich ist hier
der Deckel 14 durch Spannkabel 28 radial vorgespannt.
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Die Spannkabel 28 liegen zwischen dem Deckelrand 44 und den Verbindungselementen
18. Die Spannkabel 28 ermöglichen eine kleinere Bauweise der Deckelkonstruktion
14.
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Fig. 4 zeigt eine Abschlußeinrichtung 11 mit zweiteiligen Verbindungselementen,
die mit Zylinder 40 und Kolben 42 auf Grundplatten 39, 48 ausgebildet sind. Die
beiden Grundplatten 39, 48 sind beweglich zwischen dem Deckelrand 44 und der Ausnehmungswand
46 angeordnet. Die Bewegung der Grundplatten 39, 48 erfolgt in den Zylindern 40
mit Kolben 42, welche einen Hydraulikanschluß aufweisen. Diese Anordnung ermöglicht
ein schnelles Öffnen und Schließen der Durchführung 13. Der untere Durchmesser des
Deckels 26 ist um einiges größer gewählt als der Durchmesser der Durchführung. 13.
Nach dem Einsetzen der Verbindungselemente 18 sowie den Grundplatten 39, 48 wird
Druck über den Hydraulikanschluß 50 erzeugt und die letzten Verbindungselemente
18 in die Ausnehmung 22 eingesetzt. Nachdem alle Verbindungselemente 18 eingesetzt
wurden, werden die Grundplatten 39, 48 nach Unterbrechung des Hydraulikdruckes aus
der Ausnehmung 22 entfernt.
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Fig. 5 zeigt einen Teilausschnitt eines Spannbetondruckbehälters 10
mit einer Durchführung 13 und einer Abschlußeinrichtung 11. Hierbei ist funktionsmäßig
die Ausnehmung 22 im
oberen Teil der Durchführung 13 gleichzeitig
als Öffnung 12 vorgesehen. Der Deckel 14 wird über keilartige Verbindungselemente
32, 33, 34 in der Ausnehmung 22 über der Durchführunq 13 t~ixiert.
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Fiq. 6 zeigt eine Detailansicht der keilartigen Verbindungselemente
32, 33, 34 der in Fig. 5 gezeigten Abschlußeinrichtung 11. Der gesamte Deckel 14
befindet sich im oberen Teil der Durchführung 13. Hierbei erfüllt ebenfalls der
obere Bereich der Durchführung 13 die Aufgabe der Ausnehmung 22 als Öffnung 12 gleichzeitig.
Im Spannbetondruckbehälter 10 ist das keilartige Verbindungselement 33 aufgenommen.
Im Deckel 14 ist das keilartige Verbindungselement 32 aufgenommen.
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Zwischen den Verbindungselementen 33, 32 befindet sich das keilartiqe
Verbindungselement 34. Diese Anordnung ist so gewählt, dal3 die Plaft- und Reibungskräfte
mit den Verspannungskräften zier keilartigen Verbindungselemente 32, 33, 34 eine
gute Fixierung des Deckels 14 in der Ausnehmung 22 des Spannbetondruckbehälters
10 ermöglichen.