DE3141726C2 - Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Wechselwirkungen und deren Folgen bei einem Kontakt von heißem, flüssigem, metallischem Natrium mit Beton - Google Patents
Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Wechselwirkungen und deren Folgen bei einem Kontakt von heißem, flüssigem, metallischem Natrium mit BetonInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Wechselwirkungen und deren Folgen bei einem Kontakt von heißen Flüssigmetallen mit Beton. Bei Leckagen in Wärmeübertragungssystemen mit Natriumkühlung kann nicht ausgeschlossen werden, daß Flüssigmetall mit Gebäudestrukturen aus Beton in Berührung kommt. Die sicherheitstechnisch relevanten Folgen einer Wechselwirkung von Flüssigmetall mit Beton, wie Wasserstoffproduktion, Energiefreisetzung, Beeinträchtigung der Tragfähigkeit von Betonstrukturen, sollen durch das Verfahren und die Einrichtung in ihrem Ausmaß reduziert werden. Dies wird dadurch erreicht, daß man als Material zumindest für den oberflächennahen Bereich der Betonstruktur, der mit dem heißen Flüssigmetall in Berührung kommen kann, Beton mit Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Zirkoniumoxid oder einem Gemisch davon zu einem Anteil von 70 Gew.% bis 96,5 Gew.% verwendet. Ein solcher Beton kann aus Tonerdeschmelzzement und Feuerleichtsteinen und/oder Feuerfeststeinen hergestellt sein. Es kann aber auch ein Beton verwendet werden, bei dessen Herstellung luftporenbildende und/oder betonverflüssigende und/oder betondichtende Zusatzmittel zum Zementleim zugegeben worden sind.
Description
45
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Wechselwirkungen und deren
Folgen bei einem Kontakt von heißem, flüssigem, metallischem Natrium mit Beton in Bereichen von
Systemen mit Nairiumkühlung unter Verwendung von feuerfestem Matenai.
Bei Leckagen in Wärmeübertragungssystemen mit Natriumkühlung kann nicht ausgeschlossen werden, daß
Flüssigmetall mit Gebäudestrukturen aus Beton in Berünrung kommt uer Beton wird hierbei hohen
thermischen, chemischen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt die aufgrund gegenseitiger Beeinflussung
zu einem komplexen Reaktionsmechanismus führen anä zusammenfassend als Natrium-Beton- Wechselwirkung
bezeichnet werden.
Die infolge thermischer Belastung des Betons einsetzenden Veränderungen seiner Eigenschaften sind
im wesentlichen auf die Freisetzung des im Beton ungebunden und in physikalisch sowie chemisch
gebundener Form vorliegenden Wassers zurückzuführen. Generell sind zwei Vorgänge festzustellen:
— Abnahme der Betonfestigkeit durch Zerfall physikalischer und chemischer Bindungen zwischen
Zementbestandteilen und Wasser.
— Druckanstieg in den Betonporen infolge Wasserverdampfung
und Expansion nichtkondensierbarer Gase mit nachfolgendem Austritt des Wasserdampfes
aus der erhitzten Betonoberfläche.
Zwischen Natrium und dem austretenden Wasserdampf setzen exotherme chemische Reaktionen ein, in
deren Verlauf Wasserstoff gebildet wird. Der Zerfall der Betonstruktur begünstigt den Kontakt von Natrium mit
festen Betonbestandteilen, die zum Teil ebenfalls exotherm mit Natrium reagieren. Die hohe mechanische
Belastung des Betons durch Wärmespannungen und Aufbau des inneren Dampfdruckes führt zu Rißbildungen
und Abplatzungen im Oberflächenbereich. Der Reaktionsfortschritt wird hierdurch beschleunigt
Als sicherheitstechnisch relevante ,-'olgen einer
Wechselwirkung von Natrium mit Beton sind zusammenfassend anzuführen:
— Wasserstoffproduktion,
— Energiefreisetzung,
— Beeinträchtigung der Tragfähigkeit von Betonstrukturen.
Den Hauptanwendungsbereich der Flüssigmetalltechnologie bilden zur Zeit schnelle Reaktoren mit
Natriumkühlung. Diese Anlagen werden ausschließlich in Betonbauweise errichtet und sind entsprechend den
abgestuften Sicherheitsanforderungen im Primär- und Sekundärbereich mit verschiedenen Schutzsystemen
ausgestattet die in Störfallsituationen unter anderem den Kontakt von Natrium mit Beton verhindern sollen.
Die folgend beschriebenen Schutzsysteme werden in »Loop«-Reaktoren eingesetzt deren natriumführende
Komponenten zum großen Teil in einzelnen Kavernen oder Zellen des Containmentgebäudes angeordnet sind.
Je nach Ausführung der Anlage sind alle oder einzelne dieser Containmentzellen mit Stahlblechen (Cell-Liner)
ausgekleidet die auf den Innenflächen der begrenzenden Betonstrukturen aufgebracht sind. Abhängig von
dem in Störfallsituationen zu erwartenden Belastungsausmaß weisen die Cell-Liner unterschiedliche Konstruktionsmerkmale
auf. Ais wesentliche Belastungen im Leckagefall sind anzuführen:
— Thermoschockteanspruchung beim Auftreffen von
heißem Natrium,
— Spannungen infolge unterschied'!eher Wärmedehnung
des Ceü-Liners und de*· Bstonstnikturen,
— Aufbau eines Dampfdruckpolsters zwischen Liner und Betonjtruktur durch Verdampfung des Betonwassers
infolge Wärmeleitung vom Natriumpool in die Betonstruktur.
Letzterem kommt besondere Bedeutung zu, weil das Dampfdruckpolster zum Absprengen des Liners führen
kann, bzw. auch kleine Schadstellen den Austritt großer Dampf mengen in den Natriumbereich zulassen.
Als vorbeugende Maßnahmen gegen einen direkten Kontakt von Natrium mit Beton bzw. die Freisetzung
von Betonwasser werden im einzelnen folgende, dem gegenwärtigen Stand der Technik entsprechende
Schutzsysteme eingesetzt:
a) Schneller natriumgekühlter Brutreaktor (SNR 300)
[E. Hoppe, »Brandverhalten von Natrium und daraus abzuleitende Schutzmaßnahmen am Beispiel
des KKW Kaikar«, AED-Conf-77-304-002,
Seiten 8 bis 1 i; K. Kordina, U. Schneider, »Moisture
transport and vapor release of concrete structures at temperatures > 100° C«, Transactions
of the 5lh International Conference on Structural
Mechanics in Reactor Technology, Paper H 1/5, Berlin, 13.-17.8.1979 (Seite 2); R. H. Chapman, »A
state-of-the-art review of equipment cell liners for LMFBR's«ORNL-TM-4714(Seite 56)}
Die inneren Oberflächen des deii Primärbereich
umschließenden inneren Containments sind mit einem 6 mm starken Linerblech belegt, das beim Betonieren '5
als verlorene Schaltung dient Voraussichtlich bildet sich bereits während des Reaktorbetriebs ein geringer Spalt
zwischen Betonoberfläche und Liner, der sich bei einer störfallbedingten Tempera turbelasiiing vergrößert und
nach Einsetzen der Betonwasserausdarnpfung zunächst als Auffangreservoir dient Das Volumen dieses
Reservoirs ist genossen an den austretenden Dampfmengen
jedoch relativ gering, so daß zur Vermeidung eines unzulässigen Druckanstiegs eine Druckentlastung
installiert ist Das ausgedampfte Betonwasser wird über ein Rohrleitungssystem in einen Kondensator geleitet
Das Cell-Liner System wird ergänzt durch Bodenwannen
aus Stahl, die unter den Primärkomponenten zur Aufnahme von Leckagenatrium angeordnet sind.
Die natriumführenden Komponenten des Sekundär-Systems befinden sich im wesentlichen außerhalb des
Containmentgebä'ides in den drei Dampferzeugungshäusern.
Zur Aufnahme von Leckagen sind ebenfalls Bodenwannen installiert, die zur Einschränkung von
Natriumbränden in diesem nicnt inertisierten Anlagenbereich
mit einer speziellen Abdeckt .ig versehen sind.
Das Leckagenatrium wird aus den Aui/angwannen in inertisierte Sammeltanks abgeleitet Unter den Auffangwannen
befindet sich zum Schutz des Bodenbetons gegen unzulässigen Temperaturanstieg eine Wärmedämmung.
Die Wandflächen sind in den Dampferzeugerhäusern nicht geschützt.
b) Fast Flux Facility (R. H. Chapman, »A state-ofthe-art
review of equipment cell liners for ι UCBPV,, r»DMi .τκλ-ατιλ /„« ->a «λ νι\- ι Μ
Polentz, »A new approach to the design of LMFBR liners«. Nuclear Engineering International, Vol. 25
(1980). No. 306, pp. 56 to 59; R. H. Chapman,
»Equipment cell liners for liquid-metall-cooled fast >°
breeder reactors«. Nuclear Safety. Vol. 17. No. 2, pp. 209 ·ο 211).
Die Fast Flux Test Facility (FFTF) ist ein natriumgekühlter Reaktor mit 400 MW thermischer Leistung, der
als Prototyp für kommerzielle Großan/agen dienen soll lind anq rlipipm ΓίπιηΗ Hpn trpcrpnu/ärtiirpn Stand dpr
Technik repräsentiert
Alle Containmentzellen mit natriumführenden Komponenten
und Aggregaten sind mit Cell-Linern ausgestattet. Es sind generell zwei Linersysteme. der
»hot«-Liner und der »cold«-Liner, zu unterscheiden. Die
Installation des »hot«-Liners ist technisch aufwendiger und damit kostenintensiver als die des »cold«-Liners.
Der »hot«-Liner wird daher nur im unteren Bereich einiger unter Sicherheitsaspekten ausgewählter Zellen
eingesetzt. Die Bauhöhe wird im wesentlichen unter dem Gesichtspunkt des Flüssigmetallpegels in einer
Zelle bei großen Natriumleckagen festgelegt
Wesentliches Merkmal des »hot«-Liners ist der
mehrschichtige Aufbau aus Stahlblech, Luftspalt und feuerfestem MateriaL Der »hot«-Liner ist nur am
Obergang zum »coId«-Liner befestigt, um eine freie Ausdehnung zu gewährleisten. Aus dem Beton austretender
Wasserdampf wird über Rohrleitungen abgeführt, um den Aufbau eines Dampdnickpoisters zu
verhindern. Der »hot«-Liner wird auf der fertiggestellten
Betonstruktur installiert, eine Verwendung als Schalung ist nicht möglich.
Das »cold«-Liner System wird im oberen Bereich der mit »hot«-Linern ausgestatteten Zellen sowie in allen
übrigen gelinerten Zellen eingesetzt Eine Konstruktion,
die weitgehend dem Containmentbau von Leichtwasserreaktoren entspricht, besteht aus 635 mm starken
Stahlblechen, die mit in den Strukturbeton als Fachwerk
(quadratisches Gitter 1,2 χ 1,2 m) eingebetteten Trägern verschweißt werden.
Der »coUk-Liner wurde ursprünglich ohne Drucker,
lastungssystem installiert Eine spätere Oberprüfung der
Auslegungsrichtlinien führte zum nachträglichen Einbau eines Druckentlastungssystems in der Reaktorkavems.
Ein zweites Konzept für den »cold«-Liner, auf das während der Bauphase übergegangen wurde, ist aus
einem Schalungssystem für den Betonbau entwickelt worden. Vorgefertigte Piattenselektionen werden auf
der Baustelle positioniert und zusammengeschweißt und dienen als verlorene Schalung für den Beton. Zur
Verankerung des Liners in der Betonstruktur sind auf der Rückseite der Segmente Winkeleisen in einem
03 χ 03 m Raster angeordnet Zusätzlich zu den Cell-Linern ist als Präventivmaßnahme gegen Natriumleckagen
die Anordnung von Reaktorgefäß, Primärumwäizpumpen und Zwischenwärmetauschern in freistehenden
Schutztanks anzuführen. Rohrleitungen, Armaturen und kleinere Komponenten sind in einigen Fällen,
insbesondere im Sekundärbereich, mit Auffangwannen ausgestattet
Die Schutzwirkung der bekannten Linersysteme beruht auf dem Prinzip, daß sowoh' ein direkter
Kontakt von Natrium mit Betör, als auch eine Wechselwirkung infolge Wasserdampfübertritt in den
Natriumbereich durch Schadstellen im Liner unter allen denkbaren Störfallbedingungen verhindert werden. Bei
Beschädigungen des Liners durch die bei großen Natriumleckagen zu erwartenden Belastungen wie
Thenvioschockbeanspruchung, thermisch induzierte
Spannungen zwischen Liner und Strukturbeton sowie Aufbau eines Dampfdruckpolsters zwischen Linerblech
und Beton ist eine wirksame Schutzfunktion nicht mehr gegeben. Dies gilt auch für relativ kleine Schadstellen,
wie z. B. Schweißnahtrisse, durch die aufgrund des Druckgefälles große Mengen Wasserdampf in den
Natriumbereich überströmen können.
Ein Vergleich der eingesetzten Linersysteme zeigt
u/p«pntlirhp I IntprQrhipHf" in u/irhtitrpn KnnctniktinrK
merkmalen. Dem vorwiegend verwendeten »cold«-Liner, der direkt auf die Betonstruktur autgelegt fest mit
dieser verbunden ist, steht der senr viel aufwendigere »hot«-Liner gegenüber, der frei beweglich aufgehängt
in Kombination mit einer Wärmedämmung installiert wird. Dies deutet darauf hin, daß die der Linerauslegung
zugrunde gelegten Lastannahmen offenbar große Unterschiede aufweisen, da laut verschiedenen Sicherheitsberichten
das jeweils eingesetzte Linersystem den gestellten Anforderungen genügt. Eine Bestätigung
findet sich in Veröffentlichungen von R. H. Chapman,
A state-of-the-art review of equipment cell liners for
LMFBR's«, ORNL-TM 4714 (pp. 3 to 6; 58, 59) und
»Equipment cell liners for liquid-metal-cooled fast breeder reactors«, Nuclear Safety, VoL 17, No. 2,
pp. 209 to 212, wonach bisher keine experimentellen Untersuchungen mit direktem Bezug zur Auslegung von
Cell-Linern oder zum Nachweis ihrer Funktionsfähigkeit
bei großen Natriumleckagen durchgeführt wurden. Als weitere Kritikpunkte an Lniersystemen werden dort
aufgeführt:
— Die als Auslegungsinstrument eingesetzte Strukturanalyse bereitet insbesondere an den kritischen
Stellen eines Cell-Liners, wie τ. B. den Obergängen
Wand/Wand, Wand/Boden und -*en Ecken sowie
an Durchführungen von RohWeitii-mcii, Schwierigkeiten.
Gerade diese Stellen «ind jedoch bei Störfällen höchsten Belastungen ausgesetzt, so daß
hier mit Versagen zuerc — rechnen ist
— iinersysteme -werfen L«a «ler Auslegung allgemein
als homogene F;«. hen betrachtet In der Praxis
weisen sie jedoch zahlreiche Schweißnähte auf, wobei anzunehmen ist, daß die Schweißnähte die
Festigkeit des Liners stark beeinflussen.
— Die Cell-Liner Technologie im Bereich von Schnellen Reaktoren mit Natriumkühlung hat noch
nicht den Entwicklungsstand, wie er in Containmentkonstruktionen von wasser- und gasgekühlten
Reaktoren vorliegt, obwohl Konzept und Konstruktionsdetails weitgehend von dort übernommen
wurden.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß hinsichtlich Konstruktion und Nachweis der Funktionsfähigkeit von
Linersystemen noch nicht alle Unsicherheiten restlos ausgeräumt werden konnten, diese Systeme also noch
verbesserungsfähig sind.
Auffällig ist, daß Liner nur im Zusammenhang mit der
Beschreibung von Containmentsystemen Erwähnung finden, ihre Anwendung also auf diesen Bereich
beschränkt zu sein scheint. Demgegenüber sind aber auch außerhalb des Containmentsystems in den
Dampferzeugern in etwa gleich große Natriumdurchsätze wie im Primärsystem zu verzeichnen. Gründe für
die Beschränkung des Linereinsatzes auf dem Primärberei'ch
sind VcrfiHii.iCh:
— Die hohen Kosten für die Installation derartiger
Systeme.
— Die Forderung nach sicherem Aktivitätseinschluß entfällt im Dampferzeugerbereich.
— Die Erfordernis von Linersystemen wurde ursprünglich
voi wiegend im Hinblick auf eine gasdichte Einfassung des Primärsystems gesehen,
die im Normalbetrieb ciie Aufrechterhaltung einet Inertgasatmosphäre ermöglichen soll und in Störiaiisiiuainjiicii cn'n; uafft^rC g£g€ü A»i;v;t£tS£US
tritt darstellt
Stahl, die mit hohen Temperaturen arbeiten, wegen der mangelnden Feuerfestigkeit saurer Stampfmassen die
Zustellung solcher Auskleidungen mit basischen Baustoffen erwähnt Solche basische Baustoffe sind z. B.
Sintermagnesit, Schmelzmagnesit, Magnesittonerdespinell
und Kristallkalk und werden in Form von trockenen Massen eingebracht Um die Haltbarkeit von Pfannensteinen
in den genannten Anlagen zu verbessern, wurden diese aus ZrC>2 hergestellt Die Verwendung tier
ίο genannten basischen Trockenstampfmassen wurde
jedoch nur für die Zustellung von Induktionstiegelöfen zum Erschmelzen von Stahl genannt Eine Verwendung
von bestimmten feuerfesten Materialien beim Umgang mit heißem, flüssigem, metallischem Natrium wird in der
Druckschrift von Feldhus nicht angesprochen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen zur Vermeidung bzw. Reduzierung
der Wechselwirkungen und deren Folgen bei einem Kontakt von heißem, flüssigem, metallischem
Natrium mit Beton in Bereichen von Systemen mit Natriurnkühlung unter Verwendung von feuerfestem
Materiid. Die sicherheitstechnisch relevanten Folgen einer Wechselwirkung von Flüssigmetall mit Beton, wie
Wasserstoffproduktion, Energiefreise*zung, Beeinträchtigung der Tragfähigkeit von Betonstrukturen,
sollen in ihrem Ausmaß reduziert werden.
Die Aufgabe wird in überraschend einfacher Weise erfindungsgemäß dadurch gelöst daß als Material
zumindest für den oberflächennahen Bereich der Betonstruktur, der mit dem heißen, flüssigen Natrium in
Berührung kommen kann. Beton mit Aluminiumoxid.
Magnesiumoxid oder Zirkoniumoxid oder einem Gemisch davon zu einem Anteil von 70 Gew.-% bis
96,5 Gew. °/o verwendet wird. AIe Material wird
vorzugsweise ein aus Tonerdeschmelzzement und Feuerleichtsteinen (feuerfester Betonzuschlagstoff mit
niedriger Wärmeleitfähigkeit) und/oder Feue: feststeinen (feuerfester Betonzuschlagstoff) hergestellter Beton
verwendet Vorteilhafterweise kann aber auch als Material ein Beton verwendet werden, bei dessen
Herstellung luftporenbildende und/oder betonverflüssigende
und/oder betondichtende Zusatzmittel zum Zementleim zugegeben worden sind
Pas für dss erfindungsgesnäße Verfahren brauchbare
Material kann vorteilhafterweise in Form einer Schutzschicht auf der Oberfläche der Betonstruktur
angeordnet werden. Die Schutzschicht kann vorzugsweise jedoch auch in For.n eines Verputzes oder in
Form von vorgefertigten Formkörpern auf der Betonstruktur angeordnet werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung
des erfi idungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß als Formkörper vor ihrer Inriallation
auf der zu schützenden Betonstruktur durch Brennen vorbehandelte Beton-Fertigteile verwendet
Demnach wird der Bedarf eines Schutzsystems gegen die Natrium-Beton-Wechselwirkung im Sekundär- bzw.
Dampferzeugerbereich durch die zur Verfugung stehenden Linersysteme nicht gedeckt
In der Druckschrift von H. G. Feldhus »Feuerfeste Stoffe in dar Stahl- und Eisengießerei« (1970), Seite 75,
Abschnitt 22 bis Seite 76, Absatz 2 und Seite 77,
Tabelle 14t Beispiele 5 bis 7 sowie Seite 125, Absatz 1,
wird bei Induktionstiegelöfen zum Erschmelzen von Die Erfindung gewährleistet daß der Beton
— mit N-tnum reagierende feste Bestandteile nar
noch in vernachlässigbaren Mengen enthält
— bei hohen Temperaturen gegenüber Normalbeton nur geringfügig an Festigkeit verliert,
— aufgrund einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit wärmedämmend
wirkt
Um diese Bedingungen zu erfüllen, werden Zemente mit sehr hohen Anteilen an Aluminiumoxid (AI2O3)
verwendet. Als Betonzuschlagstoff wird Aluminiumoxid, Magnesiumoxid (MgO) oder Zirkoniumoxid (ZrOz) oder
ein Gemisch dieser Stoffe eingesetzt Die genannten Stoffe werden von Natrium in dem in Frage
kommenden Temperaturbereich nicht reduziert
Weiterhin weisen diese Materialien nur sehr geringe Mengen an Siliziumoxid und Eisenoxiden auf.
Unter Zemente dieser Art ist Tonerdeschmelzzement zu rechnen. Er enthält bis zu 803% AI2Oj und 18.0%
CaO, wobei 0,2% SiOz und 0,15% Fe2Oj zusammen mit to
anderen Verunreinigungen nur noch einen Rest von 15% ausmachen. Der Betonzuschlag kann aus sogenannten
Feuerleichtsteinen und/oder Feuerfeststeinen gebrochen werden, die Anteile der o. g. Oxide bis zu
99% aufweisen.
Betone auf der Basis von Tonerdeschmelzzement und den angeführten Zuschlagstoffen können bis zu
Temperaturen von ca. 1500°C eingesetzt »erden. Im
Temperaturbereich von iOO°C-400°C sinkt ihre Festigkeit auf etwa 40—65% der Anfangsfestigkeit weil *o
sich in diesem Temperaturbereich die völlige Dehydratation der Aluminate vollzieht Bei einer weiteren
Temperatursteigerung wird der Festigkeitsabfall gebremst und es verbleiben bei Erhitzung bis 600" C
38-64% und bei Erhitzung bis 8000C 36-S0% der Anfangsfestigkeit Bei Temperaturen über 1000°C ist
ein starker Festigkeitsanstieg über die Anfangsfestigkeit hinaus zu verzeichnen, der auf ein Zusammenbakken
des Materials bzw. die Ausbildung einer keramischen Bindung zurückzuführen ist Die Betonschicht »
kann demnach selbsttragend ausgeführt werden.
Durch Auswahl von Zuschlagmaterialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit wie z. B. Feuerleichtsteinen, und
Zugabe von JuftporenbiJdenden Zusatzmitte/n zum
Zementleim soll die Wärmeleitfähigkeit des Betons J5
minimiert werden, so daß er als Isolierbeton einsetzbar ist Hierdurch wird die aus konventionellem Beton
hergestellte Gebäudestruktur gegen unzulässige Temperattirbeansprucnung
und deren Folgen wie Festigkeitsabfall und Wasserdampffreisetzung geschützt
Daneben ermöglicht die Zugabe von betonverflüssigenden und betondichtenden Zusatzmitteln die Beeinflussung
der MikroStruktur des Zementsteins dahingehend, daß eine vorwiegend geschlossene Porosität
erzielt wird. Hierdurch werden das Eindringen von Natrium in die Schutzschicht und der Austritt von
Wasserdampf aus der zu schützenden Betonstruktur weitgehend vermiedea
Für den Einsatz eines derartigen Betons sind verschiedene Möglichkeiten denkbar:
a) Aufbringen c" -e, Betons als Putz auf die zu
schutzende Gebaudestruktur aus konventionellem Beton. In diesem Fall enthält die Schutzschicht wie
jeder andere Beton Wasser, das bei Erhitzung freigesetzt wird und mit Natrium reagieren kann.
Die Auswirkungen der Natrium-Beton-Wechselwirkung werden jedoch eingeschränkt, weil in der
Schutzschicht keine festen Bestandteile vorliegen, mit denen Natrium reagiert, und ein Kontakt von
Natrium mit konventionellem Beton verhindert wird. Gleichzeitig wird der konventionelle Beton
thermisch isoliert
b) Installation einer Schutzschicht aus Fertigteilen, die durch Brennen vorbehandelt werden. Hierdurch
wird das im Beton enthahene Wasser vollständig ausgetrieben und die ursprunglich vorliegende
hydraulische Bindung des Zementsteins wird in eine keramische Bindung hoher Festigkeit umgewandelt.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit zur Ergänzung der bekannten Schutzsysteme im Containmentbereich
unter dem Aspekt einer V t rbesserung der nuklearen
Sicherheit
Die Erfindung soll insbesondere dort eingesetzt werden, v. .inersysteme aus Kostengründen bisher
nicht zur Anwendung kommen, wie z. B. in Dampferzeugergebäuden
oder anderen Bereichen des Sekundärsystems von Schnellen Reaktoren mit Natriumkühlung.
Sie kann dort durch Verminderung der Schaden infolge
Natriumleckagen die Folgekosten derartiger Ereignisse, die durch W ^derhersteüung und Stillstand der Anlage
entstehen, senken.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind folgende:
Das auf der Erfindung beruhende Schutzsystem kann mit den im Betonbau üblichen Methoden hergestellt und
installiert werden. Es beinhaltet daher Vorteile wie
— einfache und kostengünstige Verarbeitung,
— Eignung für komplexe Geometrien,
— Möglichkeit zum Fertigteilbau.
Gegenüber konventionellem Beton besitzt Beton auf der Basis von Tonerdeschmelzzement weiterhin die
positiv zu bewertende Eigenschaft einer raschen Erhärtung bei normaler Erstarrungszeit Die fertiggestellten
Strukturen oder Bauteile können daher nach kurzer Zeit belastet oder weit^rverarbeitet werden.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit zum Einsatz im Sekundärbereich von natriumgekühlten Reaktoren, in
dem aufgrund der hohen Kosten bisher keine linersysterne zur Anwendung kommen. Femer kann die
Zuverlässigkeit der Iinersysteme im Primärberr'ch
gesteigert werden, wenn zwischen Normalbeton una
Iinerblech eine Schicht des beschriebenen Spezialbetons
angeordnet wird.
Claims (7)
1. Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Wechselwirkungen und deren Folgen bei einem
Kontakt von heißem, flüssigem, metallischem Natrium mit Beton in Bereichen von Systemen mit
Natriumküh'ung unter Verwendung von feuerfestem Material, dadurch gekennzeichnet, daß als
Material zumindest für den oberflächennahen Bereich der Betonstniktur, der mit dem heißen,
flüssigen Natrium in Berührung kommen kann, Beton mit Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder
Zirkoniumoxid oder einem Gemisch davon zu einem Anteil von 70Gew.-% bis 96,5Gew.-% verwendet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Material ein aus Tonerdeschmelzzement und Feuerleichtsteinen (feuerfester Betonzuschlagstoff
mit niedriger Wärmeleitfähigkeit) und/ oder Feuerfeststeinen (feuerfester Betonzuschlagstoff)
hergestellter Beton verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Material ein Beton verwendet wird,
bei dessen Herstellung luftporenbildende und/oder betonverflüEsigende und/oder betondichtende Zusatzmittel
zum Zementleim zugegeben worden sind
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in Form einer
Schutzschicht auf der Oberfläche der Betonstruktur angeordnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht in Form eines
Verputzes auf der Betonstruktur angeordnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ss
zeichnet daß die Schutzschicht in Form von vorgefertigten Formkörpern auf der Betonstruktur
angeordnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Formkörper vor ihrer Installation
auf der zu schützenden Betonstruktur durch Brennen vorbehandelte Beton-Fertigteile verwendet
werden.
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| DE3141726A DE3141726C2 (de) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Wechselwirkungen und deren Folgen bei einem Kontakt von heißem, flüssigem, metallischem Natrium mit Beton |
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| JP57182689A JPS5891090A (ja) | 1981-10-21 | 1982-10-18 | 高温の液体ナトリウムとコンクリ−トが接触するときの交互作用とその結果を防止又は低減する方法および装置 |
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| DE3141726A DE3141726C2 (de) | 1981-10-21 | 1981-10-21 | Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung der Wechselwirkungen und deren Folgen bei einem Kontakt von heißem, flüssigem, metallischem Natrium mit Beton |
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