DE3305379A1

DE3305379A1 - Verfahren zum ueberwachen des mechanischen und thermischen betriebszustandes eines spannbeton-druckbehaelters eines kernkraftwerks

Info

Publication number: DE3305379A1
Application number: DE19833305379
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. Gall-Neukirchen Mitterbacher; Hans-Georg 6834 Ketsch Schwiers; Josef Dipl.-Ing. Dr. 7521 Hambrücken Schöning
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1983-02-17
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1984-09-20

Description

Verfahren zum Überwachen des mechanischen und thermi-
schen Betriebszustandes eines Spannbeton-Druckbehälters eines Kernkraftwerkes.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum rtberwachen des mechanischen und thermischen Betriebszustandes eines Spannbeton-Druckbehälters eines Kernkraftwerkes, wobei der Druckbehälter verschiedene Komponenten wie Betonhülle mit Bewehrung, Spannkabel, Liner und Kühlsystem umfaßt.
Der Spannbeton-Druckbehälter eines Kernkraftwerkes stellt eine Verbund-Konstruktion aus verschiedenen Komponenten wie Betonhülle mit Bewehrung, Spannkabel, Liner und Kühlsystem dar. Die einzelnen Komponenten übernehmen hierbei Einzelfunktionen wie Wärmedämmung, Kühlung, nbdichtung oder Druck tragen. Für einen einwandfreien, sicheren Betrieb ist es daher erforderlich, sowohl die Einzelfunktionen der Komponenten als auch ihr Zusammenwirken fortlaufend überwachen und beurteilen zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das mit geringem Aufwand eine sichere berwachung und Beurteilung der Einzelfunktionen der Komponenten eines Druckbehälters sowie deren Zusammenwirken ermöglicht. Darüberhinaus soll das Verfahren leicht an die jeweiligen baulichen Varianten angepaßt werden können und den Forderungen des Betriebs voll gewachsen sein.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nun erfindungsgemäß darin, daß die Dehnungen und Temperaturen jeweils an verschiedenen Stellen der Betonhülle, der Bewehrung und des Liners sowie die Vorspannungen wenigstens einiger Spannkabel sowie der Kühlmitteldurchfluß des Kühl systems und dessen Kühlmitteleintrittstemperaturen und Kühlmittelaustrittstemperaturen meßtechnisch erfaßt werden, daß die Meßwerte mit vorgegebenen Auslegungsdaten sowie die Meßwerte verschiedener Komponenten, jedoch zugeordneter Meßstellen, untereinander selbsttätig verglichen werden, und daß sowohl die Meßwerte als auch die von den Meßwerten abgeleiteten Werte angezeigt und/oder selbsttätig registriert werden.
Es werden also repräsentative physikalische Größen wie Dehnungen, Temperaturen, Kräfte und Kühlmitteldurchflußmengen meßtechnisch erfaßt und zur Überwachung einzeln mit den Erwartungsdaten aus der Anlagenauslegung verglichen, was durch Subtraktion oder Division der Werte erfolgen kann. Gleichzeitig wird die Verbundwirkung der einzelnen Komponenten überwacht bzw. erfaßt, indem die Meßwerte verschiedener Komponenten, z.B. Dehnungsverteilung in der Betonhülle, in der Bewehrung und im Liner, miteinander verglichen, bzw. zueinander in Bezug gebracht werden. nberschreiten die einzelnen Meßwerte und/oder die zueinander in Bezug gebrachten oder voneinander abgeleiteten Werte vorgegebene Grenzwerte, so können Gegenmaßnahmen bis hin zur Abschaltung des Reaktors eingeleitet werden. Durch die Registrierung der Meßwerte und der abgeleiteten Werte sowie bei einer Erfassung dieser Werte ab Montage der einzelnen Komponenten ist sichergestellt, daß die Belastungen bzw. Betriebszustande des Druckbehälters während seiner gesamten Lebensdauer dokumentiert sind.
Die Verarbeitung der einzelnen Meßwerte erfolgt vorzugsweise in einer zentralen Datenverarbeitungsanlage, die Erfassung der Meßwerte erfolgt durch bekannte Meßwertaufnehmer wie ein- oder mehrachsige Dehnungsmeßstreifen, Thermoelemente oder Durchflußmeßblenden für die Erfassung des Kühlmittelflusses.
Zur Gewinnung der einzelnen Meßwerte ist es empfehlenswert, daß in jenem Bereich des Druckbehälters, in dem der Kraftfluß ungestört ist (ungestörter Bereich), die Dehnungen und Temperaturen in einer Ebene, welche einen Hauptschnitt durch den Druckbehälter bildet, an Stellen mit geringem gegenseitigen Abstand, z.B. 0,5 bis 1 m, gemessen werden, und daß in mindestens einer weiteren Ebene, welche einen Nebenschnitt durch den Druckbehälter bildet, die Dehnungen und Temperaturen mit größerem gegenseitigem Abstand, z.B. 1 bis 2 m, erfaßt werden.
Vorstehende Verfahrensregel gilt für die Anordnung der Dehnungsmeßstreifen an der Betonseite und Kavernenseite des Liners zur Kontrolle des Dehnungsniveaus, wobei die Haupt- und Nebenschnitte so gewählt sind, daß die Messung an funktionstechnisch gleichwertigen Stellen erfolgt. Entsprechendes gilt auch für die Dehnungs- und Temperaturmessungen der Betonhülle sowie der Bewehrung.
Unter dem Begrit auptschnitt" wird ein Schnitt verstanden, derer eine Hauptachse des Druckbehälters enthält, Nebenschnitte sind alle anderen Schnitte.
In Bereichen des Druckbehälters, in denen der Kraftfluß, z.B. durch Durchdringungen oder dergleichen, gestört ist (gestörter Bereich), werden vorteilhaft die Dehnungen und Temperaturen an Stellen, welche für die Belastungsverteilung als repräsentativ gelten, mit geringem gegenseitigen Abstand erfaßt, und an anderen Stellen, die mit den repräsentativen Stellen vergleichbar sind, werden die Dehnungen und Temperaturen in größerem Abstand ermittelt. Für die Abstände der einzelnen Meßstellen ist hierbei zu beachten, daß der Dehnungsverlauf oder der Temperaturverlauf in der betreffenden Komponente erfaßt wird. Durch die Anordnung von Meßstellen mit geringem und größerem gegenseitigen Abstand an verschiedenen, jedoch vergleichbaren Stellen, kann eine gegenseitige Kontrolle der Meßwertaufnehmer durchgeführt werden.
Aus meßtechnischen Gründen ist jede Dehnungsmeßstelle gleichzeitig mit einer Temperaturmeßstelle versehen, darüberhinaus sind weitere Temperaturmeßstellen Je nach Bedarf und erwarteter Temperaturverteilung vorzusehen.
Zur Überwachung der Spannkraft der Spannkabel von Einzelkabeln sowie auch zur Erfassung der Wickelvorspannung ist es empfehlenswert, daß die Vorspannung jeweils in einer Ebene, die einen Hauptschnitt bildet, und in mindestens einer weiteren Ebene, die einen Nebenschnitt bildet, jeweils erfaßt wird. Hierdurch wird das Vorspanniveau des Gesamtbehälters kontrolliert sowie festgestellt, ob benachbarte Spannkabel in den ausgewählten Gruppen ausgefallen sind. Alternativ kann auch die Spannung in repräsentativen Spannkabeln innerhalb von Spannkabelgruppen, z.B. Spannkabel für einzelne Kavernen, bzw. Behälterabschlüsse, erfaßt werden.
Für eine Überwachung des Kühlsystems ohne großen Aufwand kann zip eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin bestehen, daß der Kühlmitteldurchfluß sowie die Kühlmitteltemperatur jeweils vor dem Eintritt des Kühlmittels in einen Eintrittssammler und jeweils vor dem Austritt des Kühlmittels in einen Austrittssammler in den einzelnen Kühlmittelrohren erfaßt wird. Mit diesen Meßwerten können Wärmeflußbilanzen zur Kontrolle der Wirksamkeit der Isolierung des Kühlsystems gebildet und Vergleiche mit den Auslegungsdaten durchgeführt werden. Des weiteren lassen sich aus den Meßwerten Verstopfungen von Kühlrohren oder Isolierungsschäden erkennen.
Für einen raschen berblick über den Betriebszustand, bzw. über die Belastungsverteilung in den einzelnen Komponenten werden vorteilhaft die Meßwerte komponentenweise mit den zugeordneten Auslegungsdaten verglichen.
Hierbei ist es am günstigsten, daß die Meßwerte der einzelnen Ebenen zu Meßwertfeldern zusammengefaßt und feldweise mit Soll-Meßwertfeldern verglichen werden.
Werden durch die vorgenannten Maßnahmen die Funktionen der einzelnen Komponenten überwacht bzw. erfaßt, so läßt sich die Verbundwirkung der einzelnen Komponenten am einfachsten dadurch überprüfen, daß die in einer Ebene erfaßten Meßwerte verschiedener Komponenten untereinander verglichen werden.
Da sich die Meßwerte der einzelnen Komponenten mit verschiedener Geschwindigkeit wandern, kann auch die Auswertung der Meßwerte an die unterschiedlichen Anderungsgeschwindigkeiten angepaßt werden. So empfiehlt es sich, daß die Meßwerte für den Kühlmitteldurchfluß und die Kühlmitteltemperaturen laufend oder höchstens in kurzen Zeitabständen, z.B. 5 Minuten, mit den Auslegungsdaten verglichen werden. Hierdurch können Überhitzungen und Störungen des Kühlmitteldurchflusses rasch erfaßt werden.
Für die Meßwerte bezüglich der Vorspannung der Spannkabel sowie der Dehnung an Behälterabschlüssen ist es ausreichend, diese in Zeitabständen von 1 bis 2 Tagen mit den Auslegungsdaten zu vergleichen und/oder diese mit entsprechenden Meßwerten anderer Komponenten in Bezug zu bringen.
Schließlich können die MeRwerte für die Dehnung des Liners, der Betonhülle samt Bewehrung sowie an Durchdringungen der Betonhülle in Zeitabständen von 1 bis 2 Wochen mit entsprechenden Meßwerten anderer Komponenten verglichen werden.
Wie sich aus den vorgenannten Ausführungen ergibt, lehrt das erfindungsgemäße Verfahren, wie ohne groben Aufwand die Einzelfunktionen der Komponenten des Druckbehälters sowie deren Zusammenwirken erfaßt und beurteilt werden können, so daß über den Gesamtbetriebszustand des Druckbehälters zuverlässige Aussagen gemacht werden können.
Die im Vorangegangenen beschriebenen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Claims

Ansprüche Verfahren zum berwachen des mechanischen und thermischen Betriebszustandes eines Spannbeton-Druckbehälters eines Kernkraftwerkes, wobei der Druckbehälter verschiedene Komponenten wie Betonhülle mit Bewehrung, Spannkabel, Liner und Kühlsystem umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungen und Temperaturen jeweils an verschiedenen Stellen der Betonhülle, der Bewehrung und des Liners, sowie die Vorspannungen wenigstens einiger spannkabel sowie der Kühlmitteldurchfluß des Kühlsystems und dessen Kühlmitteleintrittstemperaturen und Kühlmittelaustrittstemperaturen meßtechnisch erfaßt werden, daß die Meßwerte mit vorgegebenen Auslegungsdaten sowie die Meßwerte verschiedener Komponenten, jedoch zugeordneter Stellen, untereinander selbsttätig verglichen werden, und daß sowohl die Meßwerte als auch die von den Meßwerten abgeleiteten Werte angezeigt und/oder selbsttätig registriert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jenen Bereichen des Druckbehälters, in denen der Kraftfluß ungestört ist (ungestörter Bereich), die Dehnungen und Temperaturen in einer Ebene, welche einen Hauptschnitt durch den Druckbehälter bildet, an Stellen mit geringem gegenseitigen Abstand gemessen werden, und daß in mindestens einer weiteren Ebene, welche einen Nebenschnitt durch den Druckbehälter bildet, die Dehnungen und Temperaturen mit größerem gegenseitigen Abstand erfaßt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jenen Bereichen des Druckbehälters, in denen der Kraftfluß, z.B. durch Durchdringungen oder dergleichen, gestört ist (gestörter Bereich), die Dehnungen und Temperaturen an Stellen, welche für die Belastungsverteilung als repräsentativ gelten, mit geringem gegenseitigen Abstand erfaßt werden, und daß an anderen Stellen, die mit den repräsentativen Stellen vergleichbar sind, die Dehnungen und Temperaturen in größerem gegenseitigen Abstand erfaßt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene, die einen Hauptschnitt bildet, und in mindestens einer Ebene, die einen Nebenschnitt bildet, jeweils die Vorspannung wenigstens eines Spannkabels erfaßt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmitteldurchfluß und die Kühlmitteltemperatur jeweils vor dem Eintritt des Kühlmittels in einen Eintrittssammler und vor dem Austritt des Kühlmittels in einen Austrittssammler in den einzelnen Kühlmittelrohren erfaßt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte komponentenweise mit den zugeordneten Auslegungsdaten verglichen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der einzelnen Ebenen zu Meßwert feldern zusammengefaßt und feldweise mit Soll-Meßwertfeldern verglichen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Ebene erfaßten Meßwerte verschiedener Komponenten miteinander verglichen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte für den Kühlmitteldurchfluß und die Kühlmitteltemperaturen laufend oder mindestens in kurzen Zeitabständen, z.B. fünf Minuten, mit den Auslegungsdaten verglichen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte für die Vorspannung der Spannkabel sowie die Dehnung an Behälterabschlüssen in mittleren Zeitabständen, z.B. von 1 bis 2 Tagen, mit den Auslegungsdaten verglichen und/oder mit entsprechenden Meßwerten anderer Komponenten in Bezug gebracht werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte für die Dehnung des Liners, der-Betonhülle samt Bewehrung sowie an Durchdringungen der Betonhülle in größeren Zeitabständen, wie z.B. 1 bis 2 Wochen, mit den Auslegungsdaten und/oder mit entsprechenden Meßwerten anderer Komponenten verglichen werden.