DE3507931A1 - Strahlungsschutzschild fuer kernreaktoren sowie dessen teile und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

WANNER ISOFI ISOLATION, 92506 RueiI-Ma I maison / Frankreich

StrahIungsschu+zschUd für Kernreaktoren

sowie dessen Teile und Verfahren

zu deren Herste!Iung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strahlungsschutzschi {d zur Anordnung zwischen der Betonschale und dem Kernmantel eines Kernreaktors in Höhe des oberen Endes des Kernmantels, unter Bildung eines Strahlungsschutzschildes und einer Abschirmung gegen Kernteilchen wie beispielsweise schnelle Neutronen, welche durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Kernmantel und der Betonschale entweichen können.

Ganz allgemein bezieht sich die Erfindung auf einen Strahlungsschutzschild für Kernreaktoren, sowie auf dessen Bestandteile und das Verfahren zu deren Herstellung.

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Die Strahlungen und Kernteilchen, insbesondere die Strahlungen hoher Energie und schnelle Neutronen aus dem Reaktorkern, werden durch den dicken Betonmantel aufgefangen, der den Kernmantel umgibt, sowie durch den Deckel über dem Kernmantel. Ein Teil dieser Strahlung, der auf direktem Weg aus dem Reaktorkern oder durch Reflexion auf der Schale auftrifft, kann in den ringförmigen freien Raum entweichen, der zwischen der Schale und dem Deckel des Reaktormantels liegt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungsschutzschild zu schaffen, der eine wirksame Abschii— mung gegenüber den Strahlungen und Teilchen hoher Energie, beispielsweise gegenüber schnellen Neutronen, in diesem Teil des Reaktors darstellt, der sich durch eine Arbeitskraft in Form abnehmbarer Teile mit geringem Gewicht in der Größenordnung von 30 kg montieren läßt, ohne daß die um den Kernmantel des Reaktors gelegenen Aufbauten weder beschädigt noch verunreinigt werden; und einen Strahlungsschutzschild, der zur Anordnung zwischen der Betonschale und dem Kernmantel eines Kernreaktors vorgesehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Strahlungsschutzschild der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Strahlungsschutzschild aus einem kranzförmig angeordneten Satz von Elementen aus einem zum Abfangen der Strahlen und Kernteilchen geeigneten Material aufgebaut ist und Absätze in Form eines ParalIeI flachs aufweist, so daß jedes der Elemente über das folgende Element greift, wobei die sich Überdeckenden Flächen zweier benachbarter Elemente einen treppenförmigen Zwischenraum mit im wesentlichen vertikalen und horizontalen Abschnitten bilden,

die die direkt auftreffenden und die refjektierten Tei ί-chen und Strahlen, die vom Reaktorkern als Strahlungsquelle kommen, in ihrer weiteren Ausbreitung abfangen.

Der erfindungsgemäße Strahlungsschutzschild kann Elemente aufweise4n, welche so auf einer Führungseinrichtung, beispielsweise auf einem auf Schienen laufenden Drehtisch, angeordnet sind, daß sie in radialer Richtung, bezogen auf den Elementekranz, aus einer geschlossenen Stellung, in welcher die Türelemente gegen den Kernmantel des Reaktors angelegt sind, und einer geöffneten Stellung, in welcher sie vom Elementekranz freigesetzt sind, gleitend bewegbar sind, und zwar unter Bildung einer Zugangsöffnung zum Kernmantel.

Die Elemente des Strahlungsschutzschildes können T- oder Z-förmig asugebildet und so angeordnet sein, daß die vorspringenden Teile der horizontalen Abschnitte übereinander 1iegen.

Die Elemente können darüberhinaus durch Formung aus einem stark bor- und wasserstoffhai ti gen Material in einer entsprechenden Schalung hergestellt sein, die aus miteinander verschweißten Metal Iwandungen besteht, deren Schalungsöffnungen, die nach unten und zur Seite gekehrt sind, durch eine Filmschicht verschlossen werden, die mit Hilfe von Keilen oder Profilteilen aus Holz in Anlage gehalten wird, so daß auf diese Weise die Vergußmasse in dichter Form vergossen werden kann.

Nachstehend werden nun einige Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Schnittansicht in einer vertikalen Schnittebene entlang der Linie B-B aus Fig.2 durch einen Reaktor mit dem erfindungsgemäßen Strah-1ungsschutzsch i J d;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch den Strahlungsschutzschi Jd entlang der Linie A-A aus Fig.1;

Fig. 3 und 4 jeweils eine schematische Schnittansicht von zwei besonderen Einrichtungen an den Elementen des Strahlungsschutzschildes;

Fig. 5 und 6 jeweils einen Querschnitt durch zwei Schalungsformen zur Herstellung der Elemente des Strahlungsschutzschi ides,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf eine Schalung für den Strahlungsschutzschild.

Aus Fig. 1 ist der Kern 1 des Reaktors 2 ersichtlich, der von einem Kernmantel 3 umschlossen ist, welcher in seinem oberen Abschnitt einen Deckel 4 aufweist. Der Kernmantel des Reaktors ist mit einer Betonschale 5 umschlossen, in deren oberem Abschnitt ein Aufbau 14 befestigt ist, welcher den erfindungsgemäßen Strahlungsschutzschild 6 halten soll. Dieser besteht, wie Fig. 2 zeigt, aus einem kranzförmigen Aufbau aus Elementen 8. Diese Elemente 8 weisen Absätze 9 in Form eines ParalIeI flachs auf (vgl. Fig. 3 und 4), über welche jedes Element das nächstfolgende Element übergreift. Die zwischen zwei benachbarten Elementen 8 gebildete Stoßfuge 10 wird durch die parallelen Abschnitte der Absätze 9 begrenzt. Der Abstand zwischen den Ebenen dieser Abschnitte kann um einige Zehnte! eines Millimeters bis zu einigen Millimetern schwanken.

Dieser Absatz 9 fängt die direkt auftreffenden Strahlen und Teilchen 12 ab, beziehungsweise die von der Betonschale reflektierten Strahlen und Teilchen 13, welche aus dem Kern 1 des Reaktors kommen und über die Öffnung der Betonschale 5 hinaus in den freien Raum zwischen dieser und dem Deckel 4 entweichen können. Diese Strahlen und Teilchen können infolge ihrer linearen Ausbreitung nicht die im wesentlichen senkrecht verlaufenden Abschnitte der Fuge 10 überschreiten.

Schließlich sind Form, Abmessungen (200 bis 400 mm) und Gewicht (ca. 30 kg) des Elementekranzes so gehalten, daß sich der Strahlungsschutzschild durch Einzel montage der I imiiMiilo v< >ri oinoiu oin/iijon At boiler montieren Itfßt, indem dieser die Teile übereinandergreifend anordnet und sie am Aufbau 14 befestigt, welcher fest mit der Betonschale verbunden und von dieser abgestützt ist. Zu diesem Zweck können die Elemente 8 T-förmig (vgl. Fig. 3) sein und so angeordnet werden, daß das eine Element aufrecht steht und das nächstfolgende auf dem Kopf steht. Diese Elemente können auch Z-förmig ausgebildet sein (vgl. Fig. 4).

Wie Fig. 2 zeigt, trägt ein Drehtisch 15 mehrere der Elemente 8; dieser Drehtisch 15 weist ein Führungssystem mit Schwenkrollen und Schienen auf und kann in radialer Richtung zum Elementekranz aus einer geschlossenen Stellung, in welcher die Elemente gegen den Kernmantel 3 des Reaktor anliegen, in eine geöffnete Stellung gleitend bewegt werden, in welcher diese Elemente vom Elementekranz freigesetzt sind, wobei auf diese Weise eine Zugangsöffnung zum Kernmantel gegeben ist.

Die Elemente 8 werden durch Formung eines Materials hergestellt, das einen hohen Anteil an Bor und Wasserstoff aufweist und in Schalungen 16 (vgl. Fig. 5, 6 und 7) vergossen wird.

Wie Fig. 5 zeigt, entspricht die Schalung der Ausbildung der T-förmigen Elemente. Diese Schalung weist eine erste Metallwandung 17 bzw. eine Hülle in Form eines Parallelflachs ohne Boden auf, welche auf eine horizontale Auflage 18 gesetzt ist, sowie eine zweite Wandung 19, die mit der ersten verschweißt ist, wobei Profilteile 20 aus Holz in die offenen Absätze der beiden miteinander verbundenen Wandungen eingreifen. Zwischen die offenen Absätze der Metal 1 wandungen und die hölzernen Profi!teile 20 wird eine Filmschicht 22 aus Kunststoff eingebracht. Nun wird ein zylindrisches Rohr 24, dessen Höhe gleich der Höhe der beiden Mantelteile 17, 19 ist, dicht mittels einer Mutter eingepreßt und angezogen, welche auf einen Gewindestab 25 aufgeschraubt wird, der feset mit der Auflage 18 verbunden ist, so daß in dem zu formenden Teil ein Höh!zylinder entsteht. Dieser Höh!zylinder ermöglicht später die Befestigung des Elementes 8 auf dem Drehtisch 15.

Die gesamte Anordnung wird mit Hilfe einer aus Spannbacken 26 bestehenden Einrichtung in gespanntem Zustand gehalten, wobei die Spannbacken auf der oberen Wandung der ersten Metal Iwandung über hölzerne Profi!teile 27 aufgesetzt sind. Nun muß nur noch die Vergußmasse bis zur oberen Höhe der Metal 1 wandungen eingegossen werden; man läßt sie aushärten, und nach dem Ausschalen sind die Elemente 8 fertig, die nun zum Zusammenbau des erfindungsgemäßen Strahlungsschutzschildes fertig sind.

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Aus Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der Elemente für den Strahlungsschutzschild ersichtlich; hierbei erfolgte eine Anpassung an die Z-förmige Ausbildung der Elemente. Analog zum Verfahren gemäß Fig. 5 wird die Schalung 16 dadurch hergestellt, daß zwei zueinander versetzt angeordnete Metallwandungen 17 und 19 dicht eingespannt werden und an ihren parallelen Seitenwandungen aufeinanderstehend verschweißt werden.

Natürlich können auf ein und derselben Auflage 18 auch mehrere Elemente 8 geformt werden (vgl. Fig. 7), wobei dann die Formen an einer Seite der Auflage über ein
Profil teil 20 aus Holz und auf der anderen Seite über
hölzerne Keile 29 eingespannt werden.

Claims (9)

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   PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN

   B 50-3376

   WANNER ISOFI ISOLATION, 92506 RueiI-MaImaison / Frankreich

   Strahlungsschutzschild für Kernreaktoren

   sowie dessen Teile und Verfahren

   zu deren Herstellung

   PATENTANSPRÜCHE

   1,. Strahlungsschutzschild zur Anordnung zwischen der Betonschale und dem Kernmantel eines Kernreaktors in Höhe des oberen Endes des Kernmantels, unter Bildung eines Strahlungsschutzschildes und einer Abschirmung gegen Kernteilchen wie beispielsweise schnelle Neutronen, welche durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Kernmantel und der Betonschale entweichen können, dadurch ge kennzeichnet, daß der Strahlungsschutzschild (6) aus einem kranzförmig angeordneten Satz von Elementen (8) aus

   ...12

   PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER ■ D-8OOO MÜNCHEN 8O HARTHAUSER STR. 25d TEL. (O 80) 640

   einem zum Abfangen der Strahlen und Kernteilchen geeigneten Material aufgebaut ist und Absätze (9) in Form eines ParalIeI flachs aufweist, so daß jedes der Elemente (8) über das folgende Element greift, wobei die sich überdeckenden Flächen zweier benachbarter Elemente (8) einen treppenförmigen Zwischenraum mit im wesentlichen vertikalen und horizontalen Abschnitten bilden, die die direkt auftreffenden und die reflektierten Teilchen und Strahlen, die vom Reaktorkern (1) als Strahlungsquelle kommen, in ihrer weiteren Ausbreitung abfangen.
2. 2. Strahlungsschutzschi1d nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Elemente (8) aus dem kranzförmigen Aufbau so auf einer Führungseinrichtung (15) angeordnet ist, daß es in radialer Richtung, bezogen auf den Elementekranz, darauf gleitend aus einer geschlossenen Stellung, in welcher das Element (8) gegen den Kernmantel (3) des Reaktors angelegt ist, und einer offenen Stellung, in welcher es aus dem Elementekranz freigesetzt ist, unter Bildung einer Zugangsöffnung zum Kernmantel bewegbar ist.
3. 3. Strahlungsschutzschild nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (15) aus einem aus Laufrollen bestehenden System besteht, welche auf Schienen angeordnet sind.
4. 4. Strahlungsschutzschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (8) im Schnitt T-förmig und versetzt angeordnet sind, wobei das eine gerade steht und das folgende umgekehrt dazu liegt, so daß die vorspringenden Absätze (9) der horizontalen Abschnitte übereinander liegen.
5. 5. StrahlungsschutzschiId nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (8) im Schnitt Z-förmig ausgebildet und so ineinandergreifend angeordnet sind, daß die vorspringenden Absätze (9) der horizontalen Abschitte übereinander liegen.
6. 6. Strahlungsschutzschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element (8) durch Formung eines stark boi— und wasserstoffhaltigen Materials in einer Schalung (16) mit entsprechender Form hergestellt ist.
7. 7. StrahlungsschutzschiId nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalung (16) aus mindestens zwei Schalungswandungen (17, 19) in Form eines ParalIeI flachs besteht, welche selbst keinen Boden aufweisen und so angeordnet sind, daß sie die Form des Elementes (8) bilden, während sie miteinander verschwei ßt sind.
8. 8. Verfahren zur Herstellung der Elemente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Schalung (16) auf eine horizontale Fläche so aufgesetzt wird, daß die nach unten und seitlich gewendeten Öffnungen in der Schalung mittels einer dichten Filmschicht verschlossen werden, welche mit Hilfe von Keilen (29) oder mittels hölzerner Profilstücke (20) in Anaige gehalten wird, worauf die Vergußmasse eingegossen wird.
9. 9. Element (8) als neues Industrieprodukt, welches durch Einsatz des Herstellungsverfahrens nach Anspruch 8 hergestellt wurde.