DE3322998C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen metallischen Liner zur Auskleidung der zylindrischen Kaverne eines Spannbetondruckbehälters für ei­ ne Kernreaktoranlage, der mittels Kopfbolzendübeln in der Behäl­ terwand verankert ist und an dem betonseitig Kühlrohre ange­ schweißt sind, mit mehreren in dem Liner und in der Behälterwand vorgesehenen, mit einem Stahlrohr ausgekleideten Durchdringungen.

Es gehört zum Stand der Technik, bei einem mit einem metallischen Liner ausgekleideten Druckbehälter aus Spannbeton, der zur Auf­ nahme eines Kernreaktors bestimmt ist, den Liner durch geeignete Befestigungsmittel wie Kopfbolzendübel, Rippen oder Pratzen in dem Beton zu verankern, um bei Druckabfall in dem Behälterinneren ein Ausbeulen des Liners auszuschalten. Derartige Spannbetondruck­ behälter sind beispielsweise in der DE-AS 22 27 394, DE-OS 29 21 707 und DE-OS 30 09 826 beschrieben. Um eine unzulässige thermi­ sche Belastung des Betons zu vermeiden, verfügen die bekannten Behälter über ein Wärmeschutzsystem, das betonseitig aus an dem Liner angeschweißten Kühlrohren besteht.

Die Wände der Spannbetondruckbehälter wie auch die Liner müssen eine Reihe von Durchdringungen aufweisen, um den Ein- und Ausbau von Reaktorkomponenten, das Einfahren von Abschalt- und Regelstä­ ben, die Einführung von Meßinstrumenten und den Ein- und Auslaß des Primär- oder Sekundärmediums zu gestatten. Diese Durchdrin­ gungen sind mit einer Auskleidung aus Stahl versehen, wie in der DE-OS 30 09 826 gezeigt.

Es sind auch Spannbetondruckbehälter vorgeschlagen worden, bei denen der Liner nicht in dem Behälter verankert ist. Damit bei Druckabfall in dem Behälterinneren oder Belastung durch wechseln­ de Temperaturen ein Ausbeulen des Liners verhindert wird, müssen bei derartigen Druckbehältern besondere Maßnahmen getroffen wer­ den. Diese können darin bestehen, an der Innenseite des Liners eine Anzahl von Stahlgerüsten mit der nötigen Steifheit anzuord­ nen, wie in der DE-PS 27 17 705 beschrieben.

Bei der Erfindung wird von dem eingangs beschriebenen Liner aus­ gegangen, und die zu lösende Aufgabe besteht darin, für diesen bekannten Liner eine kostengünstige Konstruktion anzugeben, die allen Festigkeits- und Qualitätsanforderungen genügt.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß

• a) die Dicke des Liners auf das Raster der Kopfbolzendübel ab­ gestimmt ist, das seinerseits nach den Abständen der Kühl­ rohre und der Betonbewehrung festgelegt ist;
• b) neben den Kopfbolzendübeln auch die Kühlrohre für die Liner­ verankerung benutzt werden und ihre Anordnung so getroffen ist, daß sie größte Tragwirkung haben;
• c) an Krafteinleitungsstellen Kopfbolzendübel mit unterschied­ licher Bolzensteifigkeit vorgesehen sind;
• d) bei auf den Liner einwirkenden Lasten die Verankerung des Liners im Beton nur mit Kopfbolzendübeln erfolgt und zur Weiterleitung der Last im Beton Bewehrungsstäbe vorgesehen sind;
• e) die Stahlrohre der Durchdringungen in an sich bekannter Weise mit Kopfbolzendübeln im Beton verankert und durch in Umfangsrichtung aufgeschweißte Kühlrohre gegen Austreiben gesichert sind;
• f) zur Verankerung des Liners die Reibung zwischen Liner und Behälterwand mit einbezogen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Liner werden als Verankerungselemente nur Kopfbolzendübel und die Kühlrohre des Linerkühlsystems ver­ wendet. Im Zusammenwirken mit einer bestimmten Linerdicke ge­ währleisten die Kopfbolzendübel die notwendige Beulsicherheit des Liners. Auf den Einsatz von Rippen und Pratzen wird verzich­ tet, da diese Wärmebrücken darstellen, die zuviel Wärme in den Beton einleiten und zusätzliche Kühlung erfordern würden. Außer­ dem wird durch diesen Verzicht der Aufwand an Bewehrung verrin­ gert.

Auch bei den Stahlrohren der Durchdringungen sind als Veranke­ rungselemente nur Kopfbolzendübel vorgesehen. Auf besondere Ele­ mente zur Austreibsicherung wird verzichtet; diese Aufgabe über­ nehmen durch ihre besondere Anordnung die aufgeschweißten Kühl­ rohre zusammen mit zusätzlichen Kopfbolzendübeln.

An den Stellen, an denen innere oder äußere Kräfte in den Liner eingeleitet werden, können durch Anpassung der Bolzensteifigkeit der einzelnen Kopfbolzendübel an die jeweiligen Erfordernisse günstige Verhältnisse geschaffen werden.

Zur Verankerung des Liners wird außerdem die Reibung zwischen Liner und Behälterwand mit einbezogen, die z. B. daraus resultiert, daß mit steigendem Innendruck des Kühlgases der Anpreßdruck zwischen Liner und Behälterwand erhöht wird.

Im Bereich der Durchdringungen, die in an sich bekannter Weise die Druckbehälterdecke durchsetzen und dem Ein- und Ausfahren von Absorberstäben dienen, wird die Linerdicke vorteilhafterwei­ se so festgelegt, daß ohne zusätzliche Verankerungen des Liners seine Beulsicherheit gewährleistet ist.

Die durch die Behälterwand und den Liner geführten Stahlrohre der Durchdringungen können - wie an sich bekannt - durch den Li­ ner hindurchgesteckt sein; d. h. es sind in diesen Bereichen kei­ ne Ausrundungen des Liners vorgesehen, was zu einer wirtschaft­ licheren Herstellung des Liners beiträgt.

Die Radien an den Übergangsstellen des Liners von seinem zylin­ drischen Teil zum Boden- und zum Deckenliner werden vorzugsweise so groß gewählt, daß die Verankerung des Liners allein mit Kopf­ bolzendübeln möglich ist. Auch hier wird die Reibung zwischen Liner und Behälterwand miteinbezogen.

Bei der Verankerung von Lasten, die - wie bereits beschrieben - ebenfalls nur mit Kopfbolzendübeln erfolgt, ist es zweckmäßig, die Länge der Kopfbolzendübel in Abhängigkeit von der Anzahl der zur Weiterleitung im Beton erforderlichen Bewehrungsstäbe fest­ zulegen. Bei größerer Bolzenlänge läßt sich aus räumlichen Grün­ den eine größere Anzahl von Bewehrungsstäben in dem Lasteinlei­ tungsbereich unterbringen.

Wie erwähnt, kommen zum Erhalt einer günstigen Krafteinleitung an Krafteinleitungsstellen Kopfbolzendübel verschiedener Steifig­ keit zum Einsatz. Die unterschiedliche Bolzensteifigkeit kann auf verschiedene Weise erzielt werden. So können in dem betref­ fenden Bereich Kopfbolzendübel mit verschiedenem Bolzendurchmes­ ser oder mit unterschiedlicher Bolzenlänge verwendet werden. Ei­ ne variierende Bolzensteifigkeit läßt sich aber auch dadurch re­ alisieren, daß in an sich bekannter Weise um die Dübel herum (im Bereich der Verbindungsstellen Dübel/Liner) mit einem Weichstoff ausgefüllte Aussparungen im Beton vorgesehen sind. Diese von Be­ ton freien Räume unterbinden den Kontakt des Kopfbolzendübels auf eine gewisse Strecke.

Ähnliche Freiräume können auch um die Stahlrohre der Durchdrin­ gungen im Bereich ihres Austritts aus dem Beton des Behälters vorhanden sein. Sie können mit einem Stoff geringerer Elastizi­ tät ausgefüllt sein. Ihre Aufgabe ist es, die Biegespannungen in den Stahlrohren herabzusetzen.

Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung kann der Liner aus ebenen Blechen zusammengesetzt sein, d. h. auch in den gekrümmten Bereichen des Spannbetondruckbehälters ist die metallische Aus­ kleidung mit ebenen Blechen vorgenommen. Dies hat den Vorteil, daß die Bleche nicht vorgekrümmt werden müssen. Außerdem ist der infolge des Schweißens auftretende Verzug geringer, so daß die Aussteifungskonstruktion sehr viel billiger sein kann. Die Über­ gangsstellen des Liners von seinem zylindrischen Teil zum Boden- und Deckenliner können ebenfalls aus mindestens einem ebenen Blech bestehen.

Durch eine besondere Blechaufteilung des zylindrischen Linerteils lassen sich die Übergangsstellen auch noch anders gestalten. So können die Einzelbleche des zylindrischen Linerteils in vertika­ ler Richtung in ihrer Mitte gefalzt sein, und die Bleche sind so angeordnet, daß ihre Falzkanten jeweils auf eine Schweißnaht zwischen zwei Segmenten des Boden- und Deckenliners treffen, die Schweißnähte der Einzelbleche hingegen auf die Mitte eines Seg­ mentes stoßen. Die waagerechten Kanten der Einzelbleche sind un­ mittelbar mit den Außenkanten der Segmente des Boden- bzw. Dec­ kenliners verschweißt. Durch die vorgeschlagene Blechaufteilung werden Kreuzstöße bei den Schweißnähten vermieden.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Liners gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Spannbetondruckbehälter für einen Kernreaktor mit einer Liner-Auskleidung im Längsschnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit der Fig. 1, eine Wand­ durchdringung darstellend, ebenfalls längsgeschnitten,

Fig. 3 ein Teilstück des Liners mit einer Krafteinleitungs­ stelle mit günstiger Krafteinleitung,

Fig. 4 ein weiteres Teilstück des Liners mit einer anderen günstigen Krafteinleitung,

Fig. 5 eine weitere Alternative einer günstigen Krafteinlei­ tung,

Fig. 6 ein in der Fig. 1 mit "X" bezeichnetes Detail in vergrößerter Darstellung,

Fig. 7 eine Variante des erfindungsgemäßen Liners in der Draufsicht,

Fig. 8 eine Übergangsstelle des Liners der Fig. 7 in ver­ größerter Darstellung,

Fig. 9 einen Ausschnitt aus einer zweiten Variante des er­ findungsgemäßen Liners in perspektivischer Darstellung.

Die Fig. 1 läßt einen zylindrischen Spannbetondruckbehälter 1 erkennen, der eine Kaverne 2 zur Aufnahme eines Hochtemperatur­ reaktors aufweist. Die Kaverne 2 ist mit einem Liner 3 aus 10-20 mm dickem Stahlblech, vorzugsweise 12 mm dick, ausgekleidet. Der Liner 3 besteht aus einem zylindrischen Teil 3a, dem ebenen Bo­ denliner 3b und Deckenliner 3c sowie zwei torusförmigen Über­ gangsstellen 3d. An dem Liner sind betonseitig Rohre 4 ange­ schweißt (nicht alle dargestellt), die das Linerkühlsystem bil­ den. Die Rohre 4 dienen zugleich der Verankerung des Liners 3 in dem Spannbetonbehälter 1, und ihre Anordnung ist daher so ge­ troffen, daß sie größte Tragwirkung haben.

Ebenfalls zur Verankerung des Liners 3 ist eine Vielzahl von Kopfbolzendübeln 5 vorgesehen (nicht alle gezeigt), die am Li­ ner 3 angeschweißt und in den Beton der Behälterwand eingelassen sind. Das Raster der Kopfbolzendübel 5 ist auf die Abstände der Kühlrohre 4 und die Betonbewehrung abgestimmt. In Abhängigkeit von dem Raster ist aus Gründen der Beulsicherheit die Linerdicke festgelegt. Kopfbolzendübel 5 sind auch an den Liner-Übergangs­ stellen 3d vorgesehen, deren Radius R so gewählt ist, daß zu­ sätzliche Verankerungselemente wie Pratzen oder dergleichen ent­ fallen können.

Der Liner 3 und die Behälterwand weisen eine Anzahl von Durch­ dringungen 6 auf, die jeweils mit einem Stahlrohr 7 ausgekleidet sind. Die Stahlrohre 7 sind durch den Liner 3 hindurchgesteckt, d. h. es sind an dem Liner in diesen Bereichen keine Ausrundungen vorhanden. Eine der Durchdringungen 6 ist in der Fig. 2 vergrö­ ßert dargestellt.

In der Druckbehälterdecke sind Durchdringungen 6 für das Ein- und Ausfahren von Absorberstäben angeordnet. In diesem Bereich weist der Liner 3 eine Verstärkung 8 auf, deren Dicke so festge­ legt ist, daß ohne zusätzliche Verankerungselemente die Beulsi­ cherheit des Liners 3 gewährleistet ist. Es sind hier also keine Kopfbolzendübel vorgesehen.

Am Bodenliner 3b ist als Beispiel für eine Lastverankerung und -einleitung ein mit "X" bezeichnetes Detail eingezeichnet, das in der Fig. 6 näher erläutert wird. Es besteht aus einer An­ kerplatte 9, die in den Bodenliner 3b eingelassen ist, und ei­ ner Anzahl von Kopfbolzendübeln 10.

Wie die Fig. 2 zeigt, ragt das Stahlrohr 7 der dort dargestell­ ten Durchdringung 6 sowohl über den Liner 3 als auch über die Behälterwand hinaus. Das Stahlrohr 7 ist mit dem Liner 3 ver­ schweißt. Im Bereich seines Austritts aus der Behälterwand ist um das Stahlrohr 7 eine ringartige Aussparung 11 angeordnet, die mit einem Material 12 von geringerer Elastizität als Stahl aus­ gefüllt ist. Dies setzt die Biegespannungen in dem Stahlrohr 7 herab. Außerhalb des Spannbetondruckbehälters 1 ist das Stahl­ rohr 7 mit einem Deckel 13 abgeschlossen. Die Verankerung des Stahlrohres 7 in dem Beton der Behälterwand erfolgt lediglich mittels einer Anzahl von Kopfbolzendübeln 14. Als Austreibsiche­ rung dienen Rohre 15, die in Umfangsrichtung auf dem Stahlrohr 7 aufgeschweißt und an das Linerkühlsystem angeschlossen sind, so­ wie Kopfbolzendübel 22.

In den Fig. 3, 4 und 5 sind drei Beispiele einer günstigen Krafteinleitung an Krafteinleitungsstellen wiedergegeben, die auf der Verwendung von Kopfbolzendübeln 5 mit unterschiedlicher Bolzensteifigkeit beruht.

Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Beispiel weisen die Kopfbolzen­ dübel 5 an der Krafteinleitungsstelle 16 unterschiedliche Durch­ messer auf. Die Fig. 4 läßt erkennen, daß die Kopfbolzendübel 5 im Bereich der Krafteinleitungsstelle 17 verschieden lang gestal­ tet sind. An der in der Fig. 5 dargestellten Krafteinleitungs­ stelle 18 wird eine unterschiedliche Bolzensteifigkeit der Kopf­ bolzendübel 5 dadurch realisiert, daß am "Fuß" der Dübel um sie herum Hohlräume 19 vorgesehen sind, in denen der Kontakt mit dem Beton des Spannbetonbehälters 1 unterbunden ist. In den Hohlräu­ men 19 ist ein Weichstoff 20 angeordnet, der um die Kopfbolzen­ dübel 5 herumgewickelt sein kann. Die Hohlräume 19 können in ih­ rer Länge abgestuft sein, wie in der Fig. 5 angedeutet.

In der Fig. 6 ist als Beispiel für eine Lasteinleitung eine in den Bodenliner 3b eingelassene Ankerplatte 9 gezeigt, die zur Befestigung einer Last dienen kann. Auch an dieser Stelle ist der Liner bzw. die Ankerplatte 9 lediglich mit Kopfbolzendübeln 10 in der Behälterwandung verankert. Die Weiterleitung im Beton erfolgt mittels Bewehrungsstäben 21, die zwischen den Kopfbol­ zendübeln 10 und neben ihnen in den Beton eingelassen sind. Die Anzahl der Bewehrungsstäbe 21 richtet sich nach der Größe der einzuleitenden Last.

Um den erforderlichen Raum für die Bewehrungsstäbe 21 zur Ver­ fügung zu haben, ist die Länge der Kopfbolzendübel 10 nach der Anzahl der Bewehrungsstäbe 21 festgelegt. Wie Fig. 6 erkennen läßt, ist bei n₁ = 5 Bewehrungsstäben eine Länge l₁ der Kopf­ bolzendübel ausreichend; für n₂ = 9 Bewehrungsstäbe müssen die Kopfbolzendübel eine Länge l₂ aufweisen.

Bei der in der Fig. 7 dargestellten Variante ist der erfindungs­ gemäße Liner 23 nicht - wie bisher üblich - aus gekrümmten, son­ dern aus ebenen Blechen 24 zusammengefügt, wobei die Bleche mit­ einander verschweißt sind. Es ist daher nicht erforderlich, die Bleche vorzukrümmen, und der infolge des Schweißens auftretende Verzug ist geringer.

Die Fig. 8 zeigt die Ausgestaltung einer Übergangsstelle 23d von dem zylindrischen Linerteil 23a zum Deckenliner 23c. Die Über­ gangsstelle besteht ebenfalls aus einem ebenen Blech 25, das mit den Blechen 24 der Linerteile 23a und 23c verschweißt ist. An­ stelle eines Bleches 25 können auch mehrere ebene Bleche die Übergangsstelle bilden (nicht dargestellt).

In der Fig. 9 wird eine andere Möglichkeit des Überganges vom Boden- bzw. Deckenliner zum zylindrischen Teil des Liners 26 gezeigt. An dieser Übergangsstelle 26d sind der Bodenliner 26b, der aus Segmenten 28 besteht, und der aus ebenen Blechen 27 zu­ sammengefügte zylindrische Linerteil direkt miteinander ver­ schweißt. Um Kreuzstöße bei den Schweißnähten zu vermeiden, ist eine besondere Anordnung und Gestaltung der Bleche 27 vorgese­ hen. So weisen die Bleche 27 in ihrer Mitte einen vertikalen Falz auf, dessen Kante 29 jeweils auf eine der Schweißnähte 30 zwischen den Segmenten 28 des Bodenliners 26b trifft. Die Schweißnähte 31 der Bleche 27 hingegen stoßen jeweils auf die Mitte eines der Segmente 28.

Claims (11)

1. Metallischer Liner zur Auskleidung der zylindrischen Kaver­ ne eines Spannbetondruckbehälters für eine Kernreaktoranla­ ge, der mittels Kopfbolzendübeln in der Behälterwand veran­ kert ist und an dem betonseitig Kühlrohre angeschweißt sind, mit mehreren in dem Liner und in der Behälterwand vorgese­ henen, mit einem Stahlrohr ausgekleideten Durchdringungen, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Dicke des Liners (3) auf das Raster der Kopfbol­ zendübel (5) abgestimmt ist, das seinerseits nach den Abständen der Kühlrohre (4) und der Betonbewehrung festgelegt ist;
• b) neben den Kopfbolzendübeln (5) auch die Kühlrohre (4) für die Linerverankerung benutzt werden und ihre An­ ordnung so getroffen ist, daß sie größte Tragwirkung haben;
• c) an Krafteinleitungsstellen (16, 17, 18) Kopfbolzendü­ bel (5) mit unterschiedlicher Bolzensteifigkeit vor­ gesehen sind;
• d) bei auf den Liner (3) einwirkenden Lasten die Veran­ kerung des Liners (3) im Beton nur mit Kopfbolzendü­ beln (10) erfolgt und zur Weiterleitung der Last im Beton Be­ wehrungsstäbe (21) vorgesehen sind;
• e) die Stahlrohre (7) der Durchdringungen (6) in an sich bekannter Weise mit Kopfbolzendübeln (14, 22) im Beton verankert und durch in Umfangsrichtung aufgeschweißte Kühlrohre (15) gegen Austreiben gesichert sind;
• f) zur Verankerung des Liners (3) die Reibung zwischen Liner und Behälterwand mit einbezogen ist.

2. Metallischer Liner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der in an sich bekannter Weise in der Druckbehälterdecke vorgesehenen Absorberstab-Durchdringun­ gen (6) die Linerdicke so festgelegt ist, daß keine weite­ re Verankerung des Liners (3) erforderlich ist.

3. Metallischer Liner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die den Liner (3) durchdringenden Stahlrohre (7) in an sich bekannter Weise durch den Liner (3) hindurch­ gesteckt sind.

4. Metallischer Liner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß an den Übergangsstellen (3d) des Liners (3) von seinem zylindrischen Teil (3a) zum Boden- und zum Decken­ liner (3a und 3c) der Radius so groß gewählt ist, daß zur Befestigung des Liners (3) Kopfbolzendübel (5) ausreichen.

5. Metallischer Liner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die bei der Verankerung von Lasten verwendeten Kopfbolzendübel (10) in ihrer Länge auf die Anzahl der er­ forderlichen Bewehrungsstäbe (21) abgestimmt sind.

6. Metallischer Liner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die unterschiedliche Bolzensteifigkeit der an Krafteinleitungsstellen (16, 17, 18) benutzten Kopfbolzen­ dübel (5) durch unterschiedliche Bolzendurchmesser und/oder verschiedene Bolzenlängen erreicht wird.

7. Metallischer Liner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die unterschiedliche Bolzensteifigkeit der an Krafteinleitungsstellen (18) benutzten Kopfbolzendübel (5) durch in an sich bekannter Weise um die Dübel (5) herum an­ geordnete und mit einem Weichstoff (20) ausgefüllte Räume (19) erreicht wird.

8. Metallischer Liner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß um die Stahlrohre (7) im Bereich ihres Austritts aus der Betonwand eine Aussparung (11) vorgesehen ist, in der ein Stoff (12) geringerer Elastizität angeordnet ist.

9. Metallischer Liner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Liner (23) aus ebenen Blechen (24) zusammen­ gesetzt ist.

10. Metallischer Liner nach den Ansprüchen 4 und 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auch an den Übergangsstellen (23d) des Liners (23) von seinem zylindrischen Teil (23a) zum Boden­ und zum Deckenliner (23c) der Liner (23) von mindestens einem ebenen Blech (25) gebildet wird.

11. Metallischer Liner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelbleche (27) des zylindrischen Teils des Li­ ners (26) in vertikaler Richtung in ihrer Mitte gefalzt sind und die Falzkanten (29) jeweils auf eine Schweißnaht (30) zwischen zwei Segmenten (28) des Bodenliners (26b) und des Deckenliners treffen, während die Schweißnähte (31) der Einzelbleche (27) jeweils auf die Mitte eines Segmen­ tes (28) stoßen, und daß die Einzelbleche (27) direkt mit den Segmenten (28) verschweißt sind.