DE3900624C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Einbauten für einen in einem Spannbeton­ druckbehälter mit metallischer Innenauskleidung untergebrachten Hochtemperaturreaktor, die oberhalb des Reaktorkernes angeord­ net sind und einen thermischen Deckenschild sowie einen unter­ halb von diesem befindlichen Deckenreflektor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 umfassen.

Der thermische Deckenschild hat die Aufgabe, die aus dem Reak­ torkern stammende Neutronenstrahlung auf eine zulässige Größe für die dahinter liegenden Komponenten zu reduzieren. Ferner soll die von der Gammastrahiung herrührende Wärmeproduktion im Beton des Spannbetonbehälters verringert werden.

Der Deckenreflektor hat die Funktion, schnelle Neutronen auf thermische Energien abzubremsen und zu reflektieren, das Kühl­ gas in den Kern zu leiten und das Einfahren von Absorberstäben in den Reaktorkern zu gewährleisten. Außerdem schützt er den angrenzenden thermischen Deckenschild sowie andere metallische Bauteile vor zu hoher Neutronenstrahlung.

An der metallischen Auskleidung (Liner) des Spannbetondruckbe­ hälters ist der thermische Deckenschild aufgehängt, und an diesem wiederum hängt der Deckenreflektor.

Zum Stand der Technik wird zunächst die DE-OS 28 41 324 ge­ nannt, in der die Aufhängung eines Deckenreflektors, der aus in mehreren Lagen übereinander und nebeneinander angeordneten Blöcken zusammengefügt ist, am thermischen Deckenschild darge­ stellt ist. Hierbei sind die in einer Säule übereinander be­ findlichen Blöcke je für sich mittels stab- bzw. rohrförmiger Zuganker befestigt, die teleskopartig übereinandergeschoben sind. Jeder Zuganker ist für sich mittels Arretierkugeln ver­ riegelt. Bei Versagen eines Zugankers kann immer nur ein Block herabfallen. Der thermische Deckenschild ist mittels Stangen an der Druckbehälterauskleidung aufgehängt.

In der Druckschrift "Konsortium THTR: Projektinformation 10, Juli 1976" ist ein thermischer Deckenschild beschrieben, der aus hexagonalen Deckensteinen besteht, die je an drei Zugstan­ gen aufgehängt sind. Die Zugstangen sind ihrerseits über Trag­ ringe an in der Druckbehälterdecke angeordneten Panzerrohren befestigt.

Aus der DE-OS 31 11 652 ist ein am thermischen Deckenschild eines Hochtemperaturreaktors aufgehängter Deckenreflektor be­ kannt, der aus mehreren Lagen zu Blocksäulen gruppierter Gra­ phitblöcke besteht, wobei jeweils drei Blocksäulen eine Einheit bilden und jede Einheit mit einer zentralen Zugstange an dem thermischen Deckenschild befestigt ist. Das untere Ende jeder zentralen Zugstange sitzt in einer auf der untersten Lage be­ findlichen Tragplatte, und die drei Graphitblöcke dieser Lage der betreffenden Einheit sind mit Hilfe von Zugankern und wei­ teren Bauelementen an der Tragplatte befestigt. Die oberen La­ gen jeder Blocksäule werden von der untersten Lage getragen.

Für den ordnungsgemäßen Betrieb eines Hochtemperaturreaktors ist es von großer Bedeutung, daß im Falle des Versagens von Bauelementen der Deckenschild- und Deckenreflektoraufhangung der Absturz von Teilen des Deckenreflektors und/oder des ther­ mischen Deckenschildes verhindert wird. Andernfalls muß das Risiko einer Stillegung der Anlage für einen bestimmten Zeit­ raum einkalkuliert werden, und es können hohe Reparaturkosten anfallen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Aufhängung der eingangs beschriebenen Einbauten so auszugestalten, daß ein Herabstürzen auch von einzelnen Teilen dieser Einbauten mit Sicherheit un­ möglich gemacht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Gemäß der Erfindung wird also vorgeschlagen, für jeden Decken­ stein des thermischen Deckenschilds und für jede Blocksäule des Deckenreflektors eine redundante Aufhängung vorzusehen. Diese wird mit einfachen Mitteln erreicht. Auch in dem unwahrschein­ lichen Fall des Versagens von Bauteilen der Deckenschild- und/ oder Deckenreflektoraufhängung kann daher der Hochtemperaturre­ aktor in seinem bestimmungsgemäßen Betrieb weitergefahren wer­ den, ohne daß zusätzliche Soft- und Hardwarekosten für umfang­ reiche Reparaturkonzepte und -einrichtungen anfallen. Das Stillegungsrisiko der Anlage sowie Investitionsverluste werden durch die Erfindung weiter minimiert.

Vorzugsweise wird beim thermischen Deckenschild zwischen jeder Klaue und dem von ihr hintergriffenen Deckenstein ein Spiel ge­ lassen. Dieses bewirkt, daß die Klauen bei funktionsfähigen Zugstangen keine Belastung erfahren.

Die Befestigung der durch die rohrförmigen Zuganker und die Deckenreflektor-Blocksäulen geführten Ankerzugstangen am thermischen Deckenschild erfolgt vorteilhafterweise mit Gewindemuttern. Auch hier wird durch ein zwischen den Deckensteinen und den Ge­ windemuttern vorhandenes Spiel sichergestellt, daß die Ankerzugstan­ gen nur bei Versagen der Tragplatten oder der zentralen Zug­ stangen belastet werden.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen sowie der folgenden Beschreibung zweier schema­ tisch gezeichneter Ausführungsbeispiele zu entnehmen. Die Figu­ ren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus den einen Deckenreflektor und einen thermischen Deckenschild umfassenden Einbauten eines Hochtemperaturreaktors mit kugelförmigen Brenn­ elementen, im Längsschnitt, als erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 die Ansicht A der Fig. 1,

Fig. 3 die Einzelheit B der Fig. 1,

Fig. 4 die Ansicht C der Fig. 1,

Fig. 5 die Einzelheit D der Fig. 1,

Fig. 6 eine Alternative zu der in der Fig. 5 gezeigten Auf­ hängung,

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt mit einem Ausschnitt des Deckenreflektors und thermischen Schilds,

Fig. 8 die Ansicht E der Fig. 7.

Die Fig. 1 läßt einen Teil eines Spannbetondruckbehälters 1 zur Aufnahme eines Hochtemperaturreaktors erkennen, und zwar einen Ausschnitt aus seinem Deckenbereich. Der Spannbetondruckbehäl­ ter 1 ist mit einer metallischen Auskleidung 2, einem sogenann­ ten Liner, versehen, auf der eine thermische Isolierung 3 auf­ gebracht ist. In die metallischen Auskleidung 2 ist ein Panzer­ rohr 4 eingeschweißt, in dem eine Durchführung 5 für einen Ab­ sorberstab zum Regeln und Abschalten des Hochtemperaturreaktors angeordnet ist. Zum Druckbehälterinneren hin schließt sich an das Panzerrohr 4 eine Verlängerung 6 an, die mittels einer Ku­ gelverriegelung 7 mit dem Panzerrohr 4 verbunden ist.

Unterhalb des Deckenbereichs des Spannbetondruckbehälters 1 be­ findet sich ein thermischer Deckenschild 8, der aus einer Lage hexagonaler Deckensteine 9 besteht, wie die Fig. 2 zeigt. Zwi­ schen dem thermischen Deckenschild 8 und der (nicht dargestell­ ten) Oberfläche der Brennelementschüttung ist ein ebenfalls aus hexagonalen Blöcken 14 zusammengefügter Deckenreflektor 10 an­ geordnet, der jedoch aus mehreren Lagen besteht, so daß eine Vielzahl von Blocksäulen 11 gebildet wird. Wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, sind je drei der Blocksäulen 11 zu einer Einheit 12 zusammengefaßt. Die Absorberstab-Durchführung 5 durchquert sowohl den thermischen Deckenschild 8 als auch den Deckenre­ flektor 10, wobei der freie Raum zwischen der Durchführung 5 und dem thermischen Deckenschild 8 mit einem Abschirmungsring 15 abgedeckt ist.

Jeder Deckenstein 9 des thermischen Deckenschildes 8 ist mit Hilfe dreier Zugstangen 16 (vgl. auch Fig. 2) an der metalli­ schen Auskleidung 2 aufgehängt, und zwar mittelbar über einen Tragring 17, der auf der Verlängerung 6 des Panzerrohrs 4 an­ geordnet ist. An dem Tragring 17 sind die Zugstangen 16 mittels Unterlegscheiben 18 und Gewindemuttern 19 befestigt. An der unteren Strinfläche jedes Deckensteines 9 sind um 120° versetzt drei Klauen 20 angeschweißt, die radial nach außen gerichtet sind und die benachbarten Deckensteine hintergreifen. Fig. 2 zeigt die Anordnung der Klauen 20 und läßt erkennen, daß jeder Deckenstein 9 von drei Klauen 20 hintergriffen wird. Im Fall des Versagens einer oder mehrerer der Zugstangen 16 wird die Tragfunktion von den Klauen 20 übernommen, so daß kein Decken­ stein 9 abstürzen kann. Um sicherzustellen, daß die Klauen 20 nur bei Ausfall einer oder mehrerer Zugstangen 16 belastet werden, ist - wie in der Fig. 3 dargestellt - zwischen den Klauen 20 und den Deckensteinen 9 ein Spiel 21 vorhanden.

Der Deckenreflektor 10 ist mittels Zugstangen an dem thermi­ schen Deckenschild 8 aufgehängt, und zwar ist für jede Einheit 12 eine zentral zwischen den drei Blocksäulen 11 angeordnete Zugstange 22 vorgesehen. Die je in einer Bohrung durch den gan­ zen Deckenreflektor 10 geführten Zugstangen 22 sind am thermi­ schen Deckenschild 8 in gleicher Weise befestigt wie die Zug­ stangen 16 an dem Tragring 17. Das untere Ende jeder zentralen Zugstange 22 ist durch eine Schraubverbindung in einer Y-förmi­ gen Tragplatte 23 befestigt, die in jeder Einheit 12 auf der untersten Lage 13 angeordnet ist. Wie die Fig. 4 zeigt, über­ deckt die Tragplatte 23 mit je einem ihrer drei "Arme" das Zentrum der einzelnen Blöcke 14 der untersten Lage 13. Dieses Zentrum weist jeweils eine Sackbohrung 25 auf, in der ein in der Tragplatte 23 befestigter Zuganker 24 angeordnet ist. Die unteren Enden der Zuganker 24 sind mittels in waagrechten Boh­ rungen befindlicher Ankerbolzen 26 befestigt.

Um ein Abstürzen von Blöcken 14 des Deckenreflektors 10 im Fal­ le des Versagens einer zentralen Zugstange 22 oder einer Trag­ platte 23 zu verhindern, sind die Zuganker 24 als Rohre ausge­ bildet und nehmen je eine Ankerzugstange 27 auf, die durch die Blocksäule 11 nach oben geführt und am thermischen Deckenschild 8 befestigt ist. Als Befestigungsmittel dient jeweils eine Ge­ windemutter 28. Zwischen den Gewindemuttern 28 und dem thermi­ schen Deckenschild 8 ist ein Spiel 30 gelassen, so daß sicher­ gestellt ist, daß die Ankerzugstangen 27 nur bei Versagen der zen­ tralen Zugstangen 22 oder der Tragplatten 23 belastet werden.

Wie die Fig. 5 zeigt, sind die Ankerzugstangen 27 an ihren unteren Enden an den Ankerbolzen 26 befestigt, und zwar sind zwei Mög­ lichkeiten der Befestigung dargestellt. Auf der rechten Seite der Fig. 5 ist eine Ankerzugstange 27 gezeigt, die mit einer Mutter 29 versehen ist. Die Mutter 29 übernimmt die Krafteinleitung von der Zugstange 27 über den Zuganker 24 in den Ankerbolzen 26 und damit die Blocksäule 11. Die linke Seite der Fig. 5 zeigt als Alternative die Befestigung der Ankerzugstange 27 mittels eines angestauchten oder angeschweißten Kopfes 31, der die Kraft über den Zuganker 24 in den Ankerbolzen 26 und weiter in die Block­ säule 11 eingeleitet.

In der Fig. 6 ist eine weitere Befestigungsart der Ankerzugstangen 27 dargestellt, bei der auf Muttern, Köpfe oder dgl. verzichtet wird, die Krafteinleitung von den Ankerzugstangen 27 in die Block­ säulen 11 also direkt über die Ankerbolzen 26 erfolgt. Zu die­ sem Zweck weist jeder Ankerbolzen 26 - zusätzlich zu einem In­ nengewinde 32, das den Zuganker 24 hält - ein zweites Innenge­ winde 33 mit kleinerem Durchmesser auf, in das die Ankerzugstange 27 eingeschraubt ist.

Eine weitere Alternative zur Befestigung der Ankerzugstangen 27 in Blocksäulen 11 des Deckenreflektors 10 zeigen die Fig. 7 und 8. Für übereinstimmende Details sind die gleichen Bezugsziffern verwendet worden wie in der Fig. 1. Bei diesem Ausführungsbei­ spiel weisen die einzelnen hexagonalen Blöcke 14 der untersten Lage 13 Taschen 34 auf, durch welche die Einzelteile 24, 26, 27 und 29 bzw. 31 (vgl. Fig. 5 und 6) komplett zusammengebaut in die Blöcke 14 eingebracht werden können. Diese Art der Auf­ hängung bringt wesentliche Vorteile für die Montage, wobei die der Sicherheit dienende Redundanz erhalten bleibt.

Das Einarbeiten von Taschen 34 in die Blöcke 14 erlaubt es außerdem, einen Zuganker 24 und Ankerbolzen 26 jeweils zu einem T-förmigen Traganker 35 zusammenzufassen, wie in der Fig. 7 dargestellt. Zur Aufnahme der Ankerzugstange 27 und der Mutter 29 bzw. des Kopfes 31 ist das Querstück jedes Tragankers 35 mit den entsprechenden vertikalen Bohrungen versehen.

Claims (9)

1. Einbauten für einen in einem Spannbetondruckbehälter (1) mit metallischer Innenauskleidung (2) untergebrachten Hochtemperaturreaktor, die oberhalb des Reaktorkerns ange­ ordnet sind und einen thermischen Deckenschild (8) sowie einen unterhalb von diesem befindlichen Deckenreflektor (10) umfassen, wobei

• a) der thermische Deckenschild (8) aus einer Lage hexa­ gonaler Deckensteine (9) besteht, die
• a1) je mittels dreier Zugstangen (16) an der metallischen Auskleidung (2) befestigt sind,
• b) der Deckenreflektor (10) aus mehrlagigen hexagonalen Blocksäulen (11) besteht, von denen
• b1) jeweils drei zu einer Einheit (12) zusammengefaßt und mittels einer zentralen Zugstange (22) am thermischen Deckenschild (8) aufgehängt sind, wobei
• b11) die zentralen Zugstangen (22) je in einer auf der un­ tersten Lage (13) jeder Einheit (12) angeordneten Tragplatte (23) enden und
• b12) die drei Blöcke (14) der untersten Lage (13) jeder Einheit (12) mittels Zuganker (24) an der jeweiligen Tragplatte (23) befestigt sind,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• c) jeder Deckenstein (9) des thermischen Deckenschilds (8) weist an seiner unteren Stirnfläche um 120° ver­ setzt drei radial nach außen gerichtete und den je­ weils benachbarten Deckenstein (9) hintergreifende Klauen (20) auf;
• d) die Klauen (20) benachbarter Deckensteine (9) sind derart gegeneinander versetzt, daß jeder Deckenstein (9) von drei Klauen (20) hintergriffen wird;
• e) die in den untersten Lagen (13) der Deckenreflektor- Einheiten (12) befindlichen Zuganker (24) sind als Rohre ausgebildet und
• f) in jedem Zuganker (24) ist eine Ankerzugstange (27) an­ geordnet, die
• f1) in einer Bohrung durch die betreffende Blocksäule (11) nach oben geführt und an dem thermischen Decken­ schild (8) befestigt ist und die
• f2) an ihrem unteren Ende über den Zuganker (24) an einem der Befestigung des Zugankers (24) dienenden Anker­ bolzen (26) gehalten ist.

2. Einbauten für einen Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Klaue (20) und dem von ihr hintergriffenen Deckenstein (9) des thermi­ schen Deckenschilds (8) ein Spiel (21) vorhanden ist.

3. Einbauten für einen Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der durch die Deckenreflektor-Blocksäulen (11) geführten Ankerzugstangen (27) am thermischen Deckenschild (8) Gewindemuttern (28) vorge­ sehen sind, wobei zwischen dem thermischen Deckenschild (8) und den Gewindemuttern (28) ein Spiel (30) vorhanden ist.

4. Einbauten für einen Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ankerzugstange (27) an ihrem unteren Ende mit einer Mutter (29) versehen ist, durch welche die Krafteinleitung von der Ankerzugstange (27) über den Zuganker (24) in den Ankerbolzen (26) erfolgt.

5. Einbauten für einen Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ankerzugstange (27) an ihrem unteren Ende einen angestauchten oder angeschwei­ ßten Kopf (31) aufweist, der die Krafteinleitung von der Ankerzugstange (27) über den Zuganker (24) in den Ankerbolzen (26) übernimmt.

6. Einbauten für einen Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung von den Ankerzugstangen (27) in die Ankerbolzen (26) unmittel­ bar über Gewindeverbindungen (33) erfolgt.

7. Einbauten für einen Hochtemperaturreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzel­ nen Blöcke (14) der untersten Lage (13) des Deckenreflek­ tors (10) je eine Tasche (34) für den Einbau der komplett zusammenmontierten Teile der in den Blöcken (14) anzuord­ nenden Aufhängung aufweisen.

8. Einbauten für einen Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zuganker (24) und ein An­ kerbolzen (26) jeweils zu einem Traganker (35) zusammenge­ faßt sind, wobei das Querstück jedes Tragankers (35) mit vertikalen Bohrungen für die Aufnahme der Ankerzugstange (27) und der Mutter (29) bzw. des Kopfes (31) versehen ist.