DE3136681C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützkonstruktion für eine in einem Druckbehälter eines Kernreaktors vorgesehene Stabschutzdecke, die als Abdeckung der die Absorber- und Reflektorstäbe schützenden Panzerrohre dient.

In einem aus dem Buch "VGB-Kernkraftwerks-Seminar 1970", Seite 151, Abbildung 3 bekannten Kernreaktor wird dort zum Schutz der Absorberstäbe eine nicht dargestellte Stabschutzdecke oberhalb der Absorberstäbe angeordnet. Dabei besteht die Gefahr, daß die mehrere Meter im Durchmesser messende und daher entsprechend schwere Stabschutzdecke auf die darunterliegenden Stäbe stürzt und deren Antriebe zerstört.

Die DE-OS 29 40 469 betrifft eine Stoßdämpfereinrich­ tung, die langsame Bewegungen zuläßt, jedoch eine Bloc­ kierung gegenüber raschen Bewegungen hervorruft. Solche Stoßdämpfereinrichtungen in kerntechnischen Anlagen können auch als horizontal wirkende Ausgleichselemente zum Einsatz kommen.

Ferner sind aus der DE-OS 29 19 646 Abschirmelemente zur Abdeckung eines Spaltes zwischen einem Sicherheitsbehäl­ ter eines Kernkraftwerkes und dem Rand einer Decke be­ kannt. Diese Abschirmelemente sind zwar mit elastischen Puffern versehen, um Wärmedehnungen zwischen dem Sicher­ heitsbehälter und der Decke ausgleichen zu können. In vertikaler Richtung auf die Decken wirkende Kräfte kön­ nen von den Abschirmelementen jedoch nicht aufgenommen werden.

Nach der DE-OS 25 20 805 ist oberhalb eines Spannbeton­ druckbehälters ein Zwischenboden angeordnet, der den Druckbehälter gegenüber dem Restraum des Reaktorgebäudes abgrenzt. Über die Halterung dieses Zwischenbodens ist dort nichts ausgesagt.

Ausgehend von der eingangs genannten Problemstellung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stützkon­ struktion für eine Stabschutzdecke so auszulegen, daß Belastungen durch einen Störfall von außen sowie durch Temperaturstörfälle keine unzulässig hohen Kräfte in die angrenzenden Bauteile übertragen, bzw. einleiten.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einer Stab­ schutzdecke der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß horizontal und vertikal wirkende Stützelemente zum Halten der Stabschutzdecke vorgesehen sind, daß die Stützelemente sowohl elastisch als auch plastisch verformbare Ausgleichselemente aufweisen, daß sich die horizontal wirkenden Stützelemente über Zwischenelemente und die vertikal wirkenden Stützelemente direkt am Druckbe­ hälter abstützen und daß unterhalb der Stabschutzdecke mit einem Freiraum plastisch verformbare Distanzringe auf einigen Panzerrohren angeordnet sind.

Die Belastungen im Betrieb werden über die senkrechten und horizontalen Stützelemente abgetragen. Die Stützele­ mente sind so ausgelegt, daß auch Verschiebungen im Be­ ton und Betonkriechen ausgeglichen werden. Bei größeren Belastungen, wie z. B. Einwirkungen von außen oder Tempe­ raturstörfällen, können sich die Stützelemente definiert plastisch verformen. Für den Temperaturstörfall ist die Stabschutzdecke mittels der Horizontalstützen radial so eingefaßt, daß sie bei Betriebstemperaturen quasi spiel­ frei ist. Die Stabschutzdecke ist insgesamt so abge­ stützt, daß sie bei allen Störfällen nicht zu Bruch geht. Bei extremen Belastungen legt sich die Stabschutz­ decke auf die Distanzringe, die auf den Panzerrohren liegen, wobei die Panzerrohre die Kräfte bzw. Lasten in den Spannbetondruckbehälter einleiten. Die Funktionsfä­ higkeit des Absorberstabsystems bleibt dabei erhalten.

Die horizontal wirkenden Ausgleichselemente sind an den der Stabschutzdecke abgewandten Enden der horizontalen Stützelemente angeordnet. Die Ausgleichselemente können starke Tellerfedern sein oder aus Ausgleichsstrecken innerhalb der Horizontalstützen gebildet sein. Hierbei kann das Werkstoffverhalten der Ausgleichsstrecken so gewählt sein, daß eine Stauchung von 2% auftreten kann.

Die besonders günstige Anordnung der Ausgleichselemente an den Enden der Stützelemente ermöglicht, daß auch Kräfte, die nicht genau axial in Richtung der Stützele­ mente auftreten, abgetragen werden können. Diese Kräfte können entweder diametral in Richtung zwischen zwei Stützen, oder exzentrisch in Längsrichtung einer Hori­ zontalstütze auftreten. Im ersten Fall erfolgt die Abla­ stung über zwei horizontale Stützen in Längsrichtung der Stützen. Im zweiten Belastungsfall erfolgt die Ablastung für die Horizontalkraft über eine Horizontalstütze in Längsrichtung dieser Stütze (Normalkraft). Die Aus­ gleichselemente sind so gewählt, daß die Krafteinwirkun­ gen erst ab einer speziellen Maximalbelastung zu einer Deformierung der Augleichselemente führen, ohne die Stützelemente selbst in Mitleidenschaft zu ziehen, ins­ besondere zu verformen.

Die horizontalen Stützelemente sind gleichmäßig am Um­ fang der Stabschutzdecke verteilt in Lagerschalen und/ oder an Ankerplatten geführt und abgestützt. Die beiden obengenannten nicht axialen Kräfte führen somit zu kei­ nem Verkanten der horizontalen Stützelemente. Bei einem Temperaturstörfall würde sich die Stabschutzdecke erwär­ men und radial um mehrere Zentimeter ausdehnen. Bei die­ sem Störfall würde die Ausdehnung dazu führen, daß die Ausgleichselemente um ca. 2% der Ausgleichsstrecke ge­ staucht werden.

An den horizontalen Stützelementen sind Führungsrollen angeordnet, die die radial drehbare Lagerung der Stab­ schutzdecke bewirken.

Die Stabschutzdecke ist um ihre vertikale Achse drehbar, um zu Ausbauzwecken des Absorberstabsystems und der zugeordneten Versorgungsleitungen verschließbare Öffnungen in der Stab­ schutzdecke in die vorgesehenen Positionen drehen zu können. Die Öffnungen in der Stabschutzdecke sind auf den Radien der entsprechenden Reflektor- und Abschaltstabpositionen angeord­ net. Die Durchmesser und die Ausführungen der Öffnungen richten sich nach den Erfordernissen der Ausbaugeräte. Im Randbereich zwischen der Stabschutzdecke und den inneren Dampferzeugerringraumwänden werden eine Vielzahl von Versor­ gungsleitungen verlegt. Der geringe, freibleibende Raum zwischen diesen Randbereichen wird nicht abgedeckt. Das störungsfreie, leichtgängige Drehen der Stabschutzdecke wird durch die besonders günstige Anordnung der Führungsrollen an den, dem Umfang der Stabschutzdecke zugewandten Enden der Stützelemente erreicht. Die Führungsrollen gleiten dabei am Umfang während der Drehbewegung der Stabschutzdecke und führen diese. Die obenerwähnte gleichmäßige Anordnung der Stützelemente am Umfang der Stabschutzdecke zentriert die Stabschutzdecke mittels der Führungsrollen bei der Drehbewe­ gung.

Die vertikal wirkenden Ausgleichselemente sind zwischen den Stützelementen und der Deckfläche des Druckbehälters angeord­ net. Die vertikalen Stützelemente sind an ihrer Fußplatte mittels Ankerschrauben auf dem Spannbetondruckbehälter befestigt. Zwischen der Fußplatte und den Stützelementen sind die Ausgleichselemente angeordnet. Im normalen Betriebs­ zustand übernehmen ca. sechs gleichmäßig verteilt am Umfang angeordnete Stützelemente die Lastabtragungen in vertikaler Richtung. Die Ausgleichselemente können wie bei den horizon­ talen Stützelementen aus federähnlichen Ausgleichselementen bestehen, oder aus stauchfähigen Ausgleichsstrecken im unteren Bereich der Stützelemente. Die Ausgleichsstrecken können wie bei den horizontalen Stützelementen Stauchungen bis ca. 2% der Gesamtlänge der Stützen im Überlastungsfall aufnehmen. Die während des normalen Betriebes auftretenden Kräfte führen zu keiner Stauchung der Ausgleichselemente. Treten größere Kräfte in einzelnen Bereichen der Stabschutz­ decke auf, so kann sich die Auflagehöhe der Stabschutzdecke durch das Stauchen der Ausgleichselemente verringern. Bei dieser Verringerung der Höhe zwischen Spannbetondruckbehäl­ terdecke und der unteren Fläche der Stabschutzdecke legt sich diese zunächst auf die Distanzringe oberhalb der Panzerrohre auf. Sind die Kräfte noch größer, können auch die Distanz­ ringe verformt werden, bis die Unterfläche der Stabschutz­ decke auf allen Panzerrohren aufliegt. Die Vielzahl der unterhalb der Stabschutzdecke angeordneten Panzerrohre läßt auch maximale Kräfte aus den verschiedensten Störfällen abtragen, ohne daß die darunter liegenden hydraulischen Antriebe der Absorber- und Reflektorstäbe beschädigt werden.

Die vertikalen Stützelemente sind gleichmäßig verteilt an einem Teilkreis angeordnet, wobei dieser ca. zwei Drittel vom Durchmesser der Stabschutzdecke ausmacht. Diese besonders günstige Anordnung der vertikalen Stützen führt zu einer stabilen Auflage der Stabschutzdecke bei gleichzeitig maxi­ maler Ausnutzung des im Mittelbereich zur Verfügung stehenden Raumes für die Absorber- und Reflektorstäbe. Über die verti­ kalen Stützen werden die ständigen Lasten und die Nutzlasten in den Spannbetondruckbehälter eingeleitet. Diese Stützen dürfen wie oben beschrieben bei zu großen Beanspruchungen zuerst nachgeben.

An den Oberseiten der Stützelemente sind kalottenförmige Gleitlager angeordnet. Durch die Kalotten können Stützen­ schiefstellungen und Plattendurchbiegungen kompensiert werden. Die Gleitlager an den vertikalen Stützelementen und die obengenannten Führungsrollen an den horizontalen Stützelementen führen zu einer leichtgängigen Rotations­ bewegung der Stabschutzdecke während des Betriebszustan­ des.

Die Gleitlager sind höhenverstellbar über Gewindestücke, vorzugsweise um die Montage zu vereinfachen. Auch die genannten Betonverschiebungen können auf diese Art und Weise ausgeglichen werden.

Zum Drehen der Stabschutzdecke ist mindestens ein An­ triebsmotor am Außenumfang der Stabschutzdecke angeord­ net. Die Antriebsmotoren haben Explosionsschutzausfüh­ rung. Sie sind seitlich, oberhalb der Stabschutzdecke angeordnet und somit bei eventuellen notwendigen Brand­ bekämpfungen frei zugänglich. Die Antriebe sind so ge­ schaltet, daß Links- und Rechtslauf möglich ist. Die Drehgeschwindigkeit der Stabschutzdecke beträgt ca. 1,5 Meter pro Minute. Die Anfahrgenauigkeit der einzelnen Stabpositionen beträgt ca. 10 mm radial. Die Motoren sind zusätzlich mit einem Handrad ausgestattet. Die Fahrbedienung erfolgt vor Ort mittels Totmannschalter mit Sichtkontrolle des Bedienenden. Die Stabschutzdecke erhält Markierungen an den mittels eines Zeigers die Lage der einzelnen Stabpositionen ersichtlich ist. Die Kraftübertragung zwischen Motor und Stabschutzdecke erfolgt über Ritzel und Verzahnungen an der Stabschutzdecke.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht im Schnitt auf eine eingebaute Stabschutz­ decke,

Fig. 2 eine Draufsicht im Schnitt auf die Stabschutzdecke, allein und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch die Stabschutzdecke und den oberen Teil des Spannbetondruckbehälters.

Fig. 1 zeigt eine Stabschutzdecke 1 mit gleichmäßig am Außenumfang angeordneten Stützelementen 3. Die Stützelemente 3 besitzen an ihren äußeren Enden Ausgleichselemente 5. Diese Ausgleichselemente 5 können infolge Material oder Formgebung elastisch und/oder plastisch verformt werden. Die Ausgleichs­ elemente 5 sind in Lagerschalen 7 oder an Ankerplatten 8 gehaltert bzw. abgestützt. Die Lagerschalen 7 bzw. Anker­ platten 8 sind an Beton-Zwischenelementen 18, 19 verankert. Die Stabschutzdecke 1 ist im Randbereich zwischen Dampferzeu­ gerringräumen 20 und deren Ringraumwänden 21 angeordnet. Die Stabschutzdecke 1 kann aus mehreren gußeisernen Platten bestehen und besitzt einen Außendurchmesser von ca. 7500 mm und eine Dicke von ca. 230 mm.

Der Außendurchmesser der Stabschutzdecke 1 ist so gewählt, daß alle zu schützenden Teile überdeckt werden. Zu Ausbau­ zwecken des unter der Stabschutzdecke 1 liegenden Absorber­ stabsystems kann die gesamte Stabschutzdecke 1 demontiert werden. Eine zentrale Öffnung 22 innerhalb der Stabschutz­ decke 1 wird aus belüftungstechnischen Gründen nicht ver­ schlossen. Die Stabschutzdecke 1 dient neben montagetechni­ schen Gründen auch abschirmtechnischen Belangen. Am Außen­ durchmesser der Stabschutzdecke 1 sind Antriebsmotoren 17 angeordnet.

Je nach den horizontal auftretenden Belastungen können über die Stützelemente 3 und die Lagerschalen 7 bzw. Ankerplatten 8 Kräfte in die Zwischenelemente 18, 19 eingeleitet werden. Die Ausgleichselemente 5 werden plastisch verformt, wenn die auftretenden Kräfte größer werden, als die zulässigen be­ triebsmäßig ausgelegten Kräfte. Bei den Betriebslastfällen werden alle Bauteile der Stabschutzdecke 1 nur im elastischen Bereich beansprucht. Hierbei können die horizontalen Kräfte aus der Drehbewegung der Stabschutzdecke 1 über die seit­ lichen Führungsrollen 14 minimal gehalten werden, und über die Stützelemente 3 in die Zwischenelemente 18, 19 abgeleitet werden. Die horizontalen Kräfte aus Temperaturstörfällen führen zu einem definiert plastischen Verformen der Aus­ gleichselemente 5.

Fig. 2 zeigt die Stabschutzdecke 1 mit einem Teilkreis 12, auf dem unterhalb der Stabschutzdecke 1 vertikale Stützele­ mente 2 gleichmäßig am Umfang angeordnet sind. Neben der zen­ tralen Öffnung 22 sind eine Vielzahl von verschließbaren Öffnungen 23 in der Stabschutzdecke 1 vorgesehen. Die Öff­ nungen 23 sind so gewählt, daß die unterhalb der Stabschutz­ decke 1 angeordneten nicht gezeigten Absorber- und Reflektor­ stäbe montagemäßig erreicht werden können, ohne die gesamte Stabschutzdecke 1 ausbauen zu müssen.

Fig. 3 zeigt die Stabschutzdecke 1 im Schnitt. Sie ist im Betrieb über Stützelemente 2 auf der Deckfläche 6 des Spann­ betondruckbehälters 13 abgestützt. Die Stützelemente 2 besitzen unten Ausgleichselemente 4 und oben Gleitlager 15. Die Gesamthöhe der Stützelemente 2 ist so gewählt, daß die Stabschutzdecke 1 einen Freiraum 9 oberhalb von Distanzringen 10, welche auf Panzerrohren 11 aufliegen, besitzt. Die Panzerrohre 11 sind als Schutz für die Absorber- bzw. Reflek­ torstäbe vorgesehen. Die Ausgleichselemente 4 sind so ausge­ legt, daß die Betriebslasten an der Stabschutzdecke 1 die Stützelemente 2 nicht plastisch verformen. Die oben an den Stützelementen 2 angeordneten Gleitlagern sind kalottenförmig ausgebildet. Durch die Kalotten können Stützschiefstel­ lungen und Plattendurchbiegungen kompensiert werden. Die Gleitlager 15 sind höhenverstellbar eingerichtet (zeichne­ risch nicht dargestellt). Die vertikalen Stützen 2 versagen bei einer definierten Last über die Ausgleichselemente 4. Die Stabschutzdecke 1 legt sich auf die Distanzringe 10 auf und leitet somit die vertikalen Kräfte über die Panzerrohre 11 in den Spannbetondruckbehälter 13 ein. Werden die Kräfte noch größer, dann deformieren sich auch die Distanzringe 10 und die Stabschutzdecke 1 legt sich auf alle Panzerrohre 11 auf. Die Fläche der zur Verfügung stehenden Panzerrohre 11 ist wesentlich größer als die Fläche der nur in bestimmten Bereichen aufgelegten Distanzringe 10. Dies führt zu einer stufenweisen Lastabtragung von Kräften, welche an der Stab­ schutzdecke auftreten können. Somit können maximale Kräfte über die Stabschutzdecke 1 und die Panzerrohre 11 in die Deckfläche 6 des Druckbehälters 13 eingeleitet werden. Maximale Kräfte können Einwirkungen von außen sein. Diese treten hauptsächlich in vertikaler Richtung an der Stab­ schutzdecke 1 auf.

Störfälle aus Temperaturveränderungen werden, wie obenge­ nannt, in horizontaler Richtung an der Stabschutzdecke 1 abgetragen.

Claims (9)

1. Stützkonstruktion für eine in einem Druckbehäl­ ter eines Kernreaktors vorgesehene Stabschutzdecke, die als Abdeckung der die Absorber- und Reflektorstäbe schützenden Panzerrohre dient, dadurch gekennzeichnet,

• - daß horizontal und vertikal wirkende Stützelemente (2, 3) zum Halten der Stabschutzdecke (1) vorgesehen sind,
• - daß die Stützelemente (2, 3) sowohl elastisch als auch plastisch verformbare Ausgleichselemente (4, 5) auf­ weisen,
• - daß sich die horizontal wirkenden Stützelemente (3) über Zwischenelemente (18, 19) und die vertikal wir­ kenden Stützelemente (2) direkt am Druckbehälter (13) abstützen und
• - daß unterhalb der Stabschutzdecke (1) mit einem Frei­ raum (9) plastisch verformbare Distanzringe (10) auf einigen Panzerrohren (11) angeordnet sind.

2. Stützkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die horizontal wirkenden Ausgleichs­ elemente (5) an den der Stabschutzdecke (1) abgewandten Enden der horizontalen Stützelemente (3) angeordnet sind.

3. Stützkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die horizontalen Stützelemente (3) gleichmäßig am Umfang der Stabschutzdecke (1) verteilt in Lagerschalen (7) und/oder an Ankerplatten (8) geführt und abgestützt sind.

4. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den horizontalen Stützelementen (3) Führungsrollen (14) angeordnet sind, die die radial drehbare Lagerung der Stabschutzdecke (1) bewirken.

5. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal wirkenden Ausgleichselemente (4) zwischen den Stützelementen (2) und der Deckfläche (6) des Druckbehälters (13) angeord­ net sind.

6. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen Stützele­ mente (2) gleichmäßig verteilt an einem Teilkreis (12) angeordnet sind, wobei dieser ca. zwei Drittel vom Durchmesser der Stabschutzdecke (1) ausmacht.

7. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Oberseiten der Stützelemente (2) kalottenförmige Gleitlager (15) ange­ ordnet sind.

8. Stützkonstruktion nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gleitlager (15) höhenverstellbar sind.

9. Stützkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Drehen der Stab­ schutzdecke (1) mindestens ein Antriebsmotor (17) am Außenumfang der Stabschutzdecke (1) angeordnet ist.