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Modell eines Kernkraftwerkes
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Die Erfindung bezieht sich auf ein im Vergleich zum Original verkleinertes
Modell eines Kernkraftwerkes.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Informationsfluß auf
dem Gebiete der Kerntechnik zu verbessern und dazu ein verkleinertes Modell eines
Kernkraftwerkes gemäß Gattungsbegriff zu schaffen, mit welchem einerseits der Modellbauer,
andererseits der Betrachter des Modells gleichsam spielerisch in das Grundlagenwissen
eingeführt wird, das zu einem Kernkraftwerk gehört. Dabei befaßt sich die Erfindung
speziell mit einem Druckwasser-Kernkraftwerk (DWR-KKW) des Konvoi-Typs, das in der
Literatur schon beschrieben wurde (siehe z.B. Zeitschrift "VGB-Kraftwerkstechnik
62", Sept. 1982, Seiten 753 bis 761), jedoch ist die Erfindung grundsätzlich auch
geeignet zur modellmäßigen Darstellung anderer Kernkraftwerkstypen, z.B. solcher
mit Siedewasser- oder Hochtemperatur- oder schnellen natriumgekühlten Brut-Reaktoren
(abgekürzt SWR-, HTR-oder SNR-KKW).
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einem gattungsgemäßen
Modell durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu
sehen, daß durch das Ausschneiden bzw.
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Heraustrennen der einzelnen Abwicklungen, das Zusammenfügen der einzelnen
Modell-Bauteile und schließlich das Anordnen der Modell-Bauteile auf der gemeinsamen
Grun;dplatte zum gesamten Kernkraftwerk-Modell ein spielerischer Lerneffekt erzielt
wird, wobei durch das Öffnen zumindest des Reaktorgebäudes und des Maschinenhauses
die wesentlichen Anlagen-Komponenten, -Rohrleitungen und -Maschinen beliebig oft
betrachtet werden können. Auch derjenige, der das Modell selbst nicht gebaut hat,
kann durch das Aufdecken wesentliche Erkenntnisse gewinnen. Eine geeignete Verkleinerung
ist z.B. der Maßstab 1:350. In dieser Größe paßt das Modell bequem auf einen Tisch,
ohne daß die Rotoren der Turbinen und des Turbogenerators und andere wesentliche
Anlageteile zu klein wären.
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Im folgenden wird anhand der Zeichnung, in welcher ein AusfUhrungsbeispiel
der Erfindung dargestellt ist, diese noch näher erläutert. Dabei werden zunächst
anhand einer vereinfachten Isometrie-Darstellung eines Konvoi-Kernkraftwerkes die
relevanten Bauteile unter Zuhilfenahme von stücklistenartigen Tabellen erläutert,
so daß dann das Verständnis des daran anschließend erläuterten Kraftwerk-Modells
wesentlich erleichtert ist.
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Es zeigt: Fig. 1A und 1B in vereinfachter perspektivischer, teilweise
weggebrochener Darstellung die relevanten Gebäude- und Anlagenteile eines Kernkraftwerks
mit Druckwasser-Kernreaktor für eine elektrische Leistung von 1300 MWe, wie es in
den Konvoi-Anlagen "Isar 2", "Emsland" und GKN 2" verwirklicht wird und welches
als Vorbild für
das Modell nach der Erfindung dient, Fig. 2 einen
Lageplan des Kernkraftwerks nach Fig. 1A, 1B, wobei der Pfeil I die Blickrichtung
für die Darstellung nach Fig. 1A, 1B angibt; Fig. 3 isometrisch herausgezeichnet
den stilisierten Primärkreislauf mit Reaktordruckbehälter, Hauptkühlmittelpumpen,
Dampferzeugern, Druckhalter, Abblasebehälter und verbindenden Rohrleitungen, wobei
lediglich zwei Loops vollständig dargestellt und die 3. und 4. Loop bzw. Kühlmittelschleife
der Ubersicht wegen fortgelassen sind; Fig. 4 das Modell nach der Erfindung in einer
verkleinerten perspektivischen Außenansicht, wobei entsprechende Teile zu Fig. 1
bis 3 mit der gleichen Ziffer bzw. dem gleichen Buchstaben, jedoch mit einem hochgestellten
Stern versehen sind, dieses gilt auch für die Folgqfig. 5 bis 12; Fig. 5 eine perspektivische
Teilansicht auf das Containment mit Reaktordruckbehälter, Brennelement, Lagerbecken,
Lademaschine, zwei Dampferzeugern und einer Hauptkühlmittelpumpe; Fig. 6 eine perspektivische
Teilansicht auf das Innere des Maschinenhaus es bei abgenommenem Dach, woraus man
den Turbosatz erkennt.
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Die weiteren Fig. 7 bis 12 zeigen gleichfalls perspektivische Teilansichten,und
zwar Fig. 7 des Reaktorrundlaufkranes und des Containments
sowie
des Halbportalgerüstes mit Laufkatze bei abgenommener Gebäudekalotte; Fig. 8 den
Gegenstand nach Fig. 7 bei geänderter Blickrichtung; Fig. 9 den Gegenstand nach
Fig. 6 vergrößert und bei geänderter Blickrichtung, wobei zusätzlich die Dampfleitungen
und zwei Wasserabscheider/Zwischenüberhitzer erkennbar sind; Fig. 10 den Gegenstand
nach den Fig. 7 und 8, ebenfalls vergrößert und mit einer etwas geänderten Blickrichtung
und Fig. 11 die Teilansicht auf das geöffnete Reaktorgebäude mit Reaktorrundlaufkran
und das rechts daneben befindliche geöffnete Maschinenhaus mit Turbosatz.
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Zur Vermeidung einer Uberlänge der nachfolgenden Figurenbeschreibung
sei zur Erläuterung von Fig. 1 bis 3 auf Tabelle 1 verwiesen. In Tabelle 1 nicht
aufgeführt sind die Bezugszeichen 76 für die Hauptkühlmittelleitungen des Primärkreislaufes
und 77 für die Betonriegel, mit welchen der Reaktorraum 8 abgedeckt ist.
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Aus Tabelle 2 entnimmt man die wesentlichen technischen Daten der
Kernkraftwerksanlage nach Fig. 1 bis 3, die für sich selbst sprechen.
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Die Tabellen und 2 sind auf der Folgeseite abgedruckt und bilden einen
Bestandteil der Figurenbeschreibung.
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Tabelle 1: Erläuterung zu Fig. 1 bis 3 1 Reaktorgebäude 2 Sekundärabschirmung
3 Reaktorsicherheitsbehälter 4 Reaktorgebäudekran 5 Reaktordruckb ehälter 6 Steuerantriebe
7 Kabelbrücke 8 Reaktorraum 9 Abstellraum für Kerngerüst 10 Behälterbecken 11 Lademaschine
12 Innenschild 13 Tragschill 14 Abstellplatz für Reaktordruckbehälterdeckel 15 Druckhalter
16 Abblasebehälter 17 Dampferzeuger (4) 18 Hauptkühlmittelpumpe (4) 19 Frischdampfleitung
20 Speisewasserleitung 21 Druckspeicher (4x2) 22 Personenschleuse 23 Notschleuse
(2) 24 Materialschleuse 25 Schleusenwagen 26 Lager für neue Brennelemente 27 Halbportalgerüst
28 Meßumformerraum 29 Flutbecken (4) 30 Nachwärmekühler (4) 31 Nuklearer Zwischenkühler
(4) 32 Sicherheitseinspeisepumpe (4) 33 Nachkühlpumpe (4) 34 Zwischenkühlpumpe (6)
35 Frischdampf- und Speisewasserarmaturenkammer (4) 36 Fris chdampfarmaturen
37
Speisewasserarmaturen 38 Schalldämpfer 39 Reaktorhilfsanlagengebäude 40 Abwassersammelbehälter
(5) 41 Faßlager für Konzentrate und feste Abfälle 42 Abwasserverdampfer 43 Naschinenhaus
44 Wasserabscheider und Zwischenüberhitzer 45 Rückspeisekondensatbehälter 46 Hochdruck-Turbine
47 Niederdruck-Turbinen 48 Kondensatoren 49 Haup tkühl wasserleitungen 50 Hauptkühlwasserleitungen
Vorlauf 51 tiberströmleitungen 52 Generator 53 Erreger 54 Speisewasserbehälter 55
Maschinenhauskran 56 Unterstützung Turbinentischplatte mit Federpaket 57 Niederdruck-Vorwärmer
58 Kerzenfilter 59 Speisewasserpumpe 60 Rohrkanal zum Reaktorhilfsanlagengebäude
61 Büro- und Sozialgebäude 62 Schaltanlagengebäude 63 Wartenraum 64 Rechnerraum
65 Schaltanlagenraum 66 Trafoboxen 67 Notstromerzeugergebäude und Kaltwasserzentrale
68 Notstromdieselaggregat 69 Notspeisegebäude 70 Notsteuerstelle
71
Elektronikschränke für Leittechnik, Regelung und Messung 72 Fortluftkamin 73 Maschinentransformator
74 Eigenbedarfstransformator 75 Hochspannungsleitungen Tabelle 2: Technische Daten
zu Fig. 1 bis 3 Leistung Wärmeleistung des Reaktors 3765 NW Elektrische Bruttoleistung
1314 MW Reaktorkern Äquivalenter Kerndurchmesser 3605 mm Aktive Kernhöhe 3900 mm
Gesamtes Uran-Gewicht im Erstkern 103 Mg Anreicherungszonen im Erstkern 3.2,2.5,1
.9%U235 Brennelemente Anzahl der Brennelemente 193 Gesamtlänge 4'827 mm Gewicht
eines Brennelementes 826 kg Brennstoff U02 Brennstab-Gitterteilung 12,7 mm Anzahl
der Brennstäbe äe Brennelement 300 Hüllrohrwerkstoff Zircaloy 4 Hüllrohrwanddicke
0,64 mm Brennstab-Außendurchmesser 9,50 mm Tablettendurchmesser 8,05 mm Steuerelemente
Neutronenabsorbermaterial Ag80In1 5Cd Hüllrohrwerkstoff X1OCrNiNb18.9 Anzahl der
Steuerelemente 61 Anzahl der Steuerstäbe äe Steuerelement 24
Absorberlänge
3720 mm Reaktorkühls;rstem Anzahl der Hauptkühlkreise 4 Gesamter Kühlmitteldurchsatz
18800 kg/s Eintrittstemperatur am Reaktordruckbehälter 291.3°C Austrittstemperatur
am Reaktordruckbehälter 326.100 Betriebsdruck 158 bar Reaktordruckbehälter Innendurchmesser
5000 mm Wanddicke des Zylindermantels 250 mm Gesamthöhe einschl. Steuerantriebsstutzen
12362 mm Werkstoff Material 20MnMoNi55 Auslegungsdruck 176 bar Auslegungstemperatur
35000 Nettogewicht (ohne Einbauten) 507 Mg Sicherheitsbehälter Innendurchmesser
56 m Wanddicke 38 mm Auslegungsdruck 6.3 bar Auslegungstemperatur 145°C Turbine
Typ:Sattdampf-Kondensations-Turbine 1 FELD, 2 ND Zweiflut-Teil-Turbinen Drehzahl
1500 min Frischdampf am Turbineneintritt: Druck 62.3 bar Temperatur 2800C
Generator
Scheinleistung 1640 MVA Klemmenleistung 1314 MW Leistungsfaktor 0.80 Frequenz 508
1 Generatorspannung 27 kV Gemäß den Figuren 4 bis 11 ist nun ein im Vergleich zum
Original-Kernkraftwerk nach den Figuren 1 bis 3 verkleinertes Modell vorgesehen.
Ein geeigneter Verkleinerungsmaßstab ist z. B. 1:350, d. h., einer Länge von z.
5.
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3,50 m im Original entspricht einer Länge von 1 cm im Modell. Gemäß
der Gesamt-Ansicht des Modells ist es dadurch hergestellt, daß seine Gebäude, einschließlich
Reaktorgebäude 1* und Maschinenhaus 43* seine Anlagen, Komponenten, Maschinen und
Rohrleitungen als auszuschneidende Bautvilfelder mit entsprechenden Randklebezonen
für die einzelnen Modellbauteile auf Ausschneidebogen, insbesondere aus verstärktem
Papier oder aus Pappe, abgewickelt dargestellt sind und daß durch Falzen und/oder
Biegen der ausgeschnittenen Bauteilfelder und Zusammenkleben der Randklebezonen
die kantigen oder gekrümmte Oberflächen aufweisenden Modellbauteile zusammenfügbar
sind. Die Ausschneidebögen mit den Abwicklungen und Falz-bzw. Biege-Kanten sowie
ihren Randklebezonen sind nicht gesondert dargestellt, weil diese Technik der Ausschneidebögen
an sich bekannt und bei Betrachtung der Figuren /l bis 11 nachvollziehbar ist. Erwähnt
sei lediglich, da'3 f ir das abgebildete Modell 18 Din A 4-Ausschneidebögen benötigt
werden, ferner besteht die Ausschneide-, Falz- und Klebe-Anleitung aus 16 Seiten
Text. Da sich diese Anleitung und die Ausschneidebögen an den Laien wenden, müssen
sie so ausführlich gehalten sein; der Fachmann auf dem Gebiet des Kernkraftwerkbaus
würde mit viel weniger Hinweisen auskommen.
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Sind die aus Fig. 4 ersichtlichen einelnen Modellbauteile des Reaktorgebäudes
1*, des Hilfsanlagengebäudes 39*, des Maschinenhauses 43*, des Betriebs- und Sozialgebäudes
61*, des Schaltanlagegebäudes 62*, des Notspeisegebäudes 69*, des Notstromerzeugergebäudes
mit Kraftwasserzentrale 67*> der Frischdampf- und Speisewasserarmaturenkammer
35* und des Fortluftkamins 72* je für sich gefalzt, gebogen und zusammengeklebt,
so können sie auf der gemeinsamen Grundplatte GP in einer dem Original entsprechenden
Relation befestigt werden, wie es Fig. 4 zeigt.
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Die Grundplatte GP besteht z. B. aus kaschiertem Styropor oder aus
kaschierter Wellpappe. Sie wird zweckmäßig mit einer Auflage beklebt, welche, wie
dargestellt, die Rasenfiächen und Gehwege symbolisiert. Wesntlich dabei ist die
Zugänglichkeit zu relevanten Bauteilen, und zwar mindestens zum Reaktorgebäude 1*
und zum Maschinenhaus 43*, zu welchem Zweck diese Gebäude mit leicht abnehmbaren
Hauben 1 1* bzw. Dächern 43.1* versehen sind.
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Wie es Fig. 4 außerdem verdeutlicht, ist innerhalb der oberen Hälfte
in Nähe des Uberganges zur unteren Hälfte der doppelwandigen Modell-Gebäudekugel
A* eine Teilfuge t zum Abheben der oberen Eugelkalotte 1.1* angeordnet. In den Figuren
5, 7, 8,- 10 und 11 ist das Innere des Reaktorgebäudes 1* bei abgenommener Haube
1.1* zu sehen. Innerhalb des Modell-Reaktorgebäudes 1 * sind zumindest die folgenden
Modellbauteile abhebbar bzw. herausnehmbar: Der Reaktorrundlaufkran 4* (siehe Fig.
7, 8, 10, 11), die Dampferzeuger 17* (zwei davon in Fig. 5 erkennbar), die Decke
77* des Reaktorraumes (siehe insbesondere Fig.7) und der Reaktordruckbehälter 5*
selbst (siehe insbesondere Fig. 5 und die Originalabbildung nach Fig. 1).
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In Fig. 5 sind die den Reaktorraum abdeckenden Betonriegel 77* entfernt,
so daß man den Reaktordruckbehälter 5* und den Abstellplatz 9* für Kerneinbauten
erkennen kann.
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Ferner ist in Fig. 5 zu sehen: das Brennelementlagerbecken 10*, die
Lademaschine 11*, eine der Hauptkühlmittelpumpen 17* und das Lager 26* für neue
Brennelemente.
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Die Nachbildungen 17* für die Dampferzeuger kann man, wie gesagt,
von oben herausnehmen, ebenso den Reaktordruckbehälter 5* selbst, wobei man (vgl.
Fig. 1) seinen Deckel mit den Steuerstabantrieben abheben und auch die Kerneinbauten
(die in Fig. 5 nicht ersichtlich sind) herausnehmen kann.
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Fig. 6 und noch besser Fig. 9 zeigen den Sattdampf-Turbosatz mit den
Niederdruckteilturbinen 47* und den mit der Turbinenwelle gekuppelten Turbogenerator
52*, wobei hier gleichfalls die Abhebbarkeit der Gehäuseteile der Niederdruckteilturbinen
47* und des Turbogenerators 52* gewährleistet ist. Besonders günstig ist es weiterhin,
wenn auch noch die Rotoren bzw. Läufer der Niederdruckteilturbinen 47* und des Turbogenerators
52* herausnehmbar und drehbar gelagert sind, so daß der Betrachter bei abgenommenen
Gehäusehauben die Rotoren in Drehung versetzen kann.
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Tn der vergrößterten Darstellung nach Fig. 9 ist für die hriederdruckteilturbinen
47* und den Turbogenerator 52* die Kontur der Rotoren angedeutet; diese werden nach
Abheben der Gehäusehauben freigelegt. In Fig. 9 sind im linken Teil der Figur Flurdurchbrüche
zu erkennen, durch welche die Wasserabscheider/Zwischenüberhitzer 44* mit ihren
oberen Enden ragen.
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Fig. 7, 8 und 10 zeigen, daß der Reaktorrundlaufkran 4* bei abgenommener
Haube 1.1* freigelegt ist; er kann durch den Betrachter verdreht werden. Ebenso
ist die Laufkatze des Halbportalgerüstes 27* verschiebbar, mit welchem schwere Lasten
in das Gehäuseinnere durch entsprechende Schleusen gebracht werden können.
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Fig. 10 zeigt besonders deutlich die äußere Betonhülle 2*
und
die mit Abstand dazu angeordnete innere Stahl-Sicherheitshülle 3*.
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In Fig. 4, 7, 10 und 11 kann man zusätzlich noch die Schalldämpfer
38* auf dem Dach der Frischdampf- und Speisewasserarrnaturenkammer 35* erkennen,
ferner die aus Betonriegeln bestehende Decke 77* des Reaktorraumes 8*.
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Die Zuordnung des Reaktorgebäudes bzw. seines Unterteils 1.2* und
des Maschinenhauses 43* bei abgenommenen Hauben 1.1* bzw. abgenommenem Dach 43.1*
zeigt besonders deutlich Fig. 11. Daraus kann man auch noch die gleichachsig slun
Turbogenerator 52* angeordnete Erregermaschine 53* erkennen, ebenso wie das Hilfsanlagengebäude
39*, das Schaltanlagengebäude 62* sowie ferner das Betriebs- und Sozialgebäude 61*.
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6 Patentansprüche 11 Figuren
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