DE60105744T2 - Ringplatte um Öffnungen in einem Sicherheitsbehälter aus bewehrtem Beton - Google Patents

Ringplatte um Öffnungen in einem Sicherheitsbehälter aus bewehrtem Beton Download PDF

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kernreaktoren und insbesondere auf Verstärkungsringplatten für Öffnungen in einem verstärkten Betoneinschlussbhehälter, der einen Kernreaktor umschließt.
  • Der Containment- bzw. Einschlussbehälter ist eine notwendige Komponente in einer Kernkraftanlage. Er verhindert die Freisetzung von radioaktivem Material in die Umgebung im Falle eines Komponentenfehlers innerhalb des Einschlussbehälters. Üblicherweise sind Einschlussbehälter mit bewehrtem Beton konstruiert und haben die Form von einem zylindrischen Mantel, der auf einem Fundament aus bewehrtem Beton gestützt und an der Oberseite durch eine Platte aus bewehrtem Beton verschlossen ist. Es sind Durchdringungen durch den Mantel des Einschlussbehälters aus bewehrtem Beton (RCCV von Reinforced Concrete Containment Vessel) eingebaut, um den Durchtritt von Dampfleitungen, Speisewasserleitungen, Notkühlleitungen, Instrumentierungs- und Steuerleitungen und/oder elektrische Netzleitungen zu gestatten. Zusätzlich sind Öffnungen in dem zylindrischen Mantel häufig erforderlich für Geräteluken und Personal-Zugang.
  • Es gibt viele verschiedene Arten von Belastungen auf einen RCCV Mantel zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt, wie beispielsweise strukturelle Belastungen, seismische Belastungen, hydrodynamische Belastungen, Innendruckbelastungen aufgrund von Kühlmittelverlust-Unfällen und Reaktionsbelastungen aufgrund der Halterung von Leitungen. Infolgedessen sind RCCV Mäntel üblicherweise mit großen verstärkenden Stahlstäben oder Stützstäben ausgerüstet, um die oben beschriebenen Belastungen zu handhaben. Wenn diese Verstärkungsstäbe eine große Öffnung in dem RCCV entweder für eine Durchdringung oder eine Zugangsluke erfordern, müssen diese Verstärkungsstäbe beendet bzw. abgeschlossen werden. Dies hat eine Unterbrechung in den Verstärkungsstäben zur Folge, was die Übertragung von Belastungen beeinträchtigen und die Fähigkeit, Gleichgewichtsbedingungen beizubehalten, verringern kann.
  • Als eine Folge sind häufig zusätzliche verstärkende Stäbe oder verstärkende Stahlrahmen um die Öffnung herum eingebaut worden, um die Lastübertragung zu er leichtern. Dies hat jedoch Konstruktionsprobleme zur Folge, die die Struktur komplizierter machen und die Konstruktion des RCCV Mantels verkomplizieren. Eine alternative Lösung besteht darin, lokal die Mantelwanddicke um die Öffnung herum zu vergrößern. Eine vergrößerte Wanddicke nimmt jedoch Raum ein und stört häufig die Anordnung von kritischen Reaktorkomponenten und -strukturen in benachbarten Bereichen. Infolgedessen ist es wünschenswert, einen Lastübertragungsmechanismus für verstärkende Stäbe um eine Öffnung herum in einem RCCV Mantel bereitzustellen.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein bewehrten Beton aufweisender Einschlussbehälter (RCCV) für einen Kernreaktor in einer Kernkraftanlage einen zylindrischen Mantel, der eine Seitenwand mit wenigstens einer hindurchführenden Öffnung aufweist. Der RCCV enthält auch mehrere Verstärkungsstäbe, von denen wenigstens einer an der Mantelwandöffnung unterbrochen ist. In der Mantelwand ist eine Verstärkungsplatte mit einer Öffnung derart angeordnet, dass die Öffnung der Verstärkungsplatte mit der Öffnung der Mantelwand ausgerichtet ist und die unterbrochenen Verstärkungsstäbe mit der Verstärkungsplatte verbunden sind.
  • In der Öffnung der Verstärkungsplatte ist eine Durchdringungshülse angeordnet. Die Durchdringungshülse hat einen Außendurchmesser, der kleiner als die entsprechende Öffnung der Verstärkungsplatte ist, und sie ist an der Verstärkungsplatte befestigt. Verstärkungsstäbe umfassen vertikale Verstärkungsstäbe und horizontale Ringverstärkungsstäbe. Endstücke des Verstärkungsstabes verbinden die Verstärkungsstäbe mit der Verstärkungsplatte. Die Verstärkungsstäbe und die Verstärkungsplatte sind aus tragendem Stahl gefertigt.
  • Es werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine geschnittene Vorderansicht, wobei Teile weggeschnitten sind, von einem Siedewasser-Kernreaktor-Druckbehälter ist, der in einem RCCV gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eingeschlossen ist;
  • 2 eine geschnittene Draufsicht von einem Segment des in 1 gezeigten zylindrischen RCCV Mantels ist, der viele Verstärkungsplatten aufweist;
  • 3 eine Vorderansicht von einer in 2 gezeigten Verstärkungsplatte ist;
  • 4 eine Vorderansicht von zwei Verstärkungsplatten ist, die gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung miteinander verschweißt sind;
  • 5 eine Vorderansicht von einer Verstärkungsplatte mit Verstärkungsstabverlängerungen gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
  • 6 eine Draufsicht von einem Abschnitt der Verstärkungsplatte und der Verstärkungsstabverlängerungen ist, die in 5 gezeigt sind;
  • 7 eine Draufsicht auf einen Abschnitt von einer Verstärkungsplatte mit Verstärkungsstabverlängerungen gemäß einem noch anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
  • 8 eine Seitenansicht von der in 2 gezeigten Verstärkungsplatte ist, die aus zwei Plattenabschnitten geformt ist.
  • 1 ist eine geschnittene Vorderansicht, wobei Teile weggeschnitten sind, von einem Siedewasser-Kernreaktor 10. Jedoch ist die Erfindung in gleicher Weise auf andere Typen von Kernreaktoren anwendbar, und die Beschreibung des Reaktors 10 ist deshalb nur zu Darstellungszwecken gegeben und nicht zur Einschränkung. Der Reaktor 10 enthält einen Reaktordruckbehälter (RPV von reactor pressure vessel) 12, der eine im Allgemeinen zylindrische Form hat und an dem einen Ende durch ein unteres Kopfstück 14 und an seinem anderen Ende durch eine lösbares oberes Kopfstück 16 verschlossen ist. Der Reaktor 10 ist in einem bewehrten Beton aufweisenden Einschlussbehälter (RCCV) 18 angeordnet, der eine Seitenwand 20 aufweist. Die Seitenwand 20 des RCCV enthält Öffnungen (in 1 nicht gezeigt), die angeordnet sind, um Dampfleitungen, Speisewasserleitungen, Notkühlleitungen, Instrumentierungs- und Steuerleitungen, elektrische Netzleitungen, Geräteluken und/oder Personenzugangsluken (nicht gezeigt) aufzunehmen.
  • Der RPV 12 enthält einen zylindrisch geformten Kernmantel 22, der einen Reaktorkern 24 umgibt. Der Mantel 22 ist an dem einen Ende durch eine Mantelhalterung 26 gehaltert und weist an dem anderen Ende ein lösbares Mantelkopfstück 28 auf. Zwischen dem Mantel 22 und der Seitenwand 32 des RPV ist ein Ringraum 30 gebildet. Ein Pumpendeck 34, das eine Ringform hat, erstreckt sich zwischen der Mantelhalterung 26 und der RPV Seitenwand 32. Das Pumpendeck 34 weist mehrere kreisförmige Öffnungen 36 auf, wobei jede Öffnung eine Strahlpumpeneinrichtung 38 unter bringt. Die Strahlpumpeneinrichtungen 38 sind in Umfangsrichtung um den Kernmantel 22 herum verteilt.
  • Wärme wird in dem Kern 24 erzeugt, der Brennstoffbündel 40 aus spaltbarem Material enthält. Durch den Kern 24 nach oben umgewälztes Wasser wird wenigstens teilweise in Dampf umgewandelt. Dampfseparatoren 42 trennen Dampf von Wasser, das rezirkuliert wird. Restliches Wasser wird aus dem Dampf durch Dampftrockner 24 entfernt. Der Dampf verlässt den RPV 10 durch einen Dampfauslass 46 nahe dem oberen Kopfstück 16 des Behälters.
  • Die in dem Kern 24 erzeugte Wärmemenge wird dadurch geregelt, dass Steuerstäbe 48 aus Neutronen absorbierendem Material eingeführt und herausgezogen werden. In dem Maß, wie die Steuerstäbe 48 in die Brennstoffbündel 40 eingeführt werden, absorbieren sie Neutronen, die anderenfalls zur Verfügung stehen würden, um die Kettenreaktion zu fördern, die Wärme in dem Kern 24 erzeugt. Steuerstab-Führungsröhren 50 halten die vertikale Bewegung der Steuerstäbe 48 während des Einführens und dem Herausfahren bei. Steuerstabantriebe 52 bewirken das Einführen und Herausfahren der Steuerstäbe 48. Die Steuerstabantriebe 52 führen durch das untere Kopfstück 14 hindurch.
  • Die Brennstoffbündel 40 sind durch eine Kernplatte 54 ausgerichtet, die an der Basis von dem Kern 24 angeordnet ist. Eine obere Führung 56 richtet die Brennstoffbündel 40 aus, wenn sie in den Kern 24 abgesenkt werden. Die Kernplatte 54 und die Führungsplatte 56 sind durch den Kernmantel 22 gehaltert.
  • 2 ist eine geschnittene Draufsicht von der RCCV Seitenwand 20, die Öffnungen 58 aufweist, die sich von einer Außenfläche 60 zu einer Innenfläche 62 der Wand 20 erstrecken. Die Öffnungen 58 sind zur Aufnahme von Dampfleitungen, Speisewasserleitungen, Notkühlleitungen, Instrumentierungs- und Steuerleitungen, elektrischen Netzleitungen, Geräteluken und/oder Personenzugangsluken (nicht gezeigt) angeordnet. An den Seitenwandöffnungen 58 enden Verstärkungsstäbe 64. Die Verstärkungsstäbe 64 umfassen vertikale Verstärkungsstäbe 66 (in 4 gezeigt) und horizontale Ringverstärkungsstäbe 68. Die Verstärkungsstäbe 66 sind mit Verstärkungsplatten 70 verbunden. Die Verstärkungsstäbe 66 und die Verstärkungs platten 70 können aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise Strukturstahl, hergestellt sein.
  • 3 ist eine Vorderansicht von einer Verstärkungsplatte 70. Die Verstärkungsplatte 70 hat eine im Wesentlichen rechtwinklige Form und weist eine Öffnung 72 auf, die mit einer Seitenwandöffnung 58 (gezeigt in 2) im Wesentlichen ausgerichtet ist. Die Öffnung 72 der Verstärkungsplatte ist im Wesentlichen kreisförmig. In anderen Ausführungsbeispielen können die Verstärkungsplatte 70 und/oder die Öffnung 72 unterschiedliche Formen haben, wie beispielsweise eine polygonale Form oder eine elliptische Form.
  • Mehrere Schichten von Verstärkungsstäben 64 verbinden die Verstärkungsplatte 70 mit Verstärkungsstab-Endstücken 76. Die Verstärkungsplatte 70 weist einen äußeren Flansch 78 an einem Umfangsrand 80 auf, der einen Zwischenabschnitt 82 der Verstärkungsplatte umgibt. An dem äußeren Flansch 78 sind Verstärkungsstab-Endstücke befestigt. Ein innerer Flansch 84 der Verstärkungsplatte befindet sich neben der Öffnung 72 der Verstärkungsplatte und ist in der Größe bemessen, um eine Durchdringungshülse 86 aufzunehmen, die an dem Innenflansch 84 der Verstärkungsplatte befestigt ist. Die Durchdringungshülse 86 enthält eine Bohrung 88, um Dampfleitungen, Speisewasserleitungen, Instrumentierungs- und Steuerleitungen oder elektrische Netzleitungen (nicht gezeigt) aufzunehmen. In einem Ausführungsbeispiel hat der äußere Flansch 78 eine größere Dicke als eine Dicke von dem inneren Flansch 84, der eine größere Dicke hat als eine Dicke des Zwischenabschnittes 82. In einem anderen Ausführungsbeispiel enthält die Öffnung 72 der Verstärkungsplatte einen größeren Durchmesser als ein Außendurchmesser von einer entsprechenden Durchdringungshülse 86. Mit anderen Worten, die Öffnung 72 der Verstärkungsplatte hat einen größeren Durchmesser als ein Innendurchmesser von der Durchdringungshülse 86 plus der doppelten Dicke von einer Wand 90 der Durchdringungshülse.
  • Die Verstärkungsplatte 70 wird in der Weise in die Seitenwand 20 (in 1 gezeigt) des RCCV Mantels eingebaut, dass die Verstärkungsplatte 70 in der Seitenwand 20 an einer der Öffnung 58 entsprechenden Stelle angeordnet wird. Vertikale und horizontale Ringverstärkungsstäbe 66 und 68 werden mit Verstärkungsstab-Endstücken 76 verbunden, die an der Verstärkungsplatte 70 befestigt sind. Eine Durchdringungshülse 86 wird in der Öffnung 72 der Verstärkungsplatte angeordnet und an dem inneren Flansch 84 der Verstärkungsplatte beispielsweise durch Schweißen befestigt. Nachfolgend wird Beton verwendet, um die Seitenwand 20 des RCCV Mantels zu formen.
  • 4 ist eine Vorderansicht von zwei Verstärkungsplatten 70, die an einem Außenrand-Kontaktbereich 92 miteinander verbunden sind, um eine doppelte Verstärkungsplatte 94 zu formen. Die Verstärkungsplatten 70 sind an dem Kontaktbereich 92 miteinander verschweißt, und die Verstärkungsplatten 70 weisen an dem Kontaktbereich 92 keinen Flansch 74 auf. In diesem Ausführungsbeispiel hat die Seitenwand 20 des RCCV Mantels zwei benachbarte Öffnungen (nicht gezeigt), die zur Aufnahme von zwei Durchdringungen (nicht gezeigt) angeordnet sind. Vertikale Verstärkungsstäbe 66 und horizontale Ringverstärkungsstäbe 68 sind um die entsprechenden Öffnungen herum abgeschlossen. Dementsprechend sind die vertikalen Verstärkungsstäbe 66 und die horizontalen Ringverstärkungsstäbe 68 an äußeren Flanschen 74 der Verstärkungsplatten 70 mit Verstärkungsstab-Endstücken 76 befestigt. Diese besondere Konfiguration ist vorgesehen, um die Kombination von Verstärkungsplatten darzustellen, um mehrere benachbarte Seitenwandöffnungen des RCCV Mantels aufzunehmen. Die vorliegende Erfindung kann mit verschiedenen Konfigurationen von benachbarten Seitenwandöffnungen bezüglich der Anzahl und relativen Lage, ähnlich oder unähnlich zu der besonderen Konfiguration, die in 4 dargestellt ist, ausgeführt werden. Deshalb ist die Konfiguration der Verstärkungsplatten 70 in 4 nur zu Darstellungszwecken angegeben und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf irgendeine bestimmte Konfiguration zu beschränken. Zusätzlich können viele Verstärkungsplatten nebeneinander angeordnet sein, um Situationen aufzunehmen, in denen die eine Seitenwandöffnung so konfiguriert ist, dass sie mehrere Durchdringungsbuchsen 86 enthält.
  • 5 ist eine Vorderansicht von einer Verstärkungsplatte 96, die einen diskontinuierlichen äußeren Flansch 98 der Verstärkungsplatte gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. Der Flansch 98 umgibt teilweise einen Zwischenabschnitt 100 der Verstärkungsplatte. Genauer gesagt, der äußere Flansch 98 umgibt die Verstärkungsplatte 96 entlang einer ersten Seite 102 und einer gegen über liegenden zweiten Seite 104. Die Verstärkungsplatte 96 weist Verstärkungsstab-Verlängerungen 106 auf. Die vertikalen Verstärkungsstäbe 66 sind mit Verstärkungsstababschlüssen 76 verbunden, die an den Verlängerungen 106 befestigt sind. Die Verlängerungen 106 sind an dem Verstärkungsplatten-Zwischenabschnitt 100 angeschweißt.
  • 6 ist eine Draufsicht auf die Verstärkungsplatte 96 an der ersten Seite 102. Die Verstärkungsstab-Verlängerungen 106 sind an dem Zwischenabschnitt 100 der Verstärkungsplatte befestigt. Genauer gesagt, der vertikale Verstärkungsstab 66 ist mit dem Abschluss 76 verbunden, der an einer Verlängerungsplatte 108 befestigt ist. Die Verlängerungsplatte 108 ist mit Verlängerungsflanschen 110 verbunden, die an dem Zwischenabschnitt 100 der Platte befestigt sind. Die Verlängerungen 106 minimieren eine Exzentrizität in den Verbindungen zwischen den horizontalen Ringverstärkungsstäben 68, den vertikalen Verstärkungsstäben 66 und der Verstärkungsplatte 96.
  • 7 ist eine Draufsicht auf die Verstärkungsplatte 112 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mehrere Verstärkungsstab-Verlängerungen 114 (eine ist gezeigt) sind mit der Verstärkungsplatte 112 verbunden. Die Verstärkungsstab-Verlängerungen 114 weisen Bügel 116 auf, die die Abschlüsse bzw. Endstücke 76 aufnehmen. Die Bügel 116 sind mit einem Zwischenabschnitt 118 der Verstärkungsplatte verbunden. Die Verstärkungsstab-Verlängerungen 114 sind vorgesehen, um eine Verstärkungsplatte 112 aufzunehmen, die nicht mit vertikalen Verstärkungsstäben 66 ausgerichtet ist, während sie mit horizontalen Verstärkungsstäben 68 ausgerichtet sind.
  • Die Verstärkungsplatten 96 und 112 können verschiedene Verstärkungsstab-Verlängerungen enthalten, die Verstärkungsstab-Verlängerungen 106 und 114 ähnlich oder unähnlich sind. Deshalb sind zwar spezielle Konfigurationen der Verstärkungsstab-Verlängerungen erläutert, aber die Verstärkungsstab-Verlängerungen 106 und 114 sind nur zu Darstellungszwecken angegeben, und es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung auf irgendeine bestimmte Form der Verstärkungsstab-Verlängerung zu beschränken. Zusätzlich können verschiedene Konfigurationen der Verstärkungsstab-Verlängerungen in Kombination mit verschiedenen Konfigurationen der Ver stärkungsstababschlüsse innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung verwendet werden.
  • 8 zeigt eine Vorderansicht der Verstärkungsplatte 70, die aus mehreren Verstärkungsplattenabschnitten 120 und 122 geformt ist. Die Verstärkungsplattenabschnitte 120 und 122 sind an Ort und Stelle miteinander verschweißt, um eine zeitgerechte Installation zu erleichtern. Genauer gesagt, die Verstärkungsplatte 70 ist aus zwei Halbplattenabschnitten 120 und 122 mit Säumen 124 gebildet, die entlang einer horizontalen Mittellinie angeordnet sind.
  • Die oben beschriebenen Verstärkungsplatten 70, 96 und 112 sorgen für ein sicheres Mittel zur Lastübertragung über eine Öffnung 58 in einer RCCV Seitenwand 20, wo die Verstärkungsstäbe 64 abgeschlossen bzw. beendet sind. Die Verstärkungsplatten 70, 96 und 112 eliminieren Verstopfungsprobleme aufgrund einer übermäßigen Nutzung von Verstärkungsstäben 64 neben einer Öffnung 58 und auch die Notwendigkeit für eine lokale Vergrößerung der Dicke der RCCV Seitenwand 20 neben einer Öffnung 58. Zusätzlich verkürzt und verbessert die Fertigung des RCCV 18 unter Verwendung von Verstärkungsplatten 70, 96 und 112 Konstruktionsschemata. Ferner sind die Verstärkungsplatten 70, 96 und 112 besonders nützlich, wenn der Durchmesser einer Öffnung 58 größer ist als die Dicke der RCCV Seitenwand 20.

Claims (11)

  1. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) enthaltend: eine Seitenwand (20) mit wenigstens einer hindurchführenden Öffnung (58), mehrere Verstärkungsstäbe (64), wobei wenigstens einer der Verstärkungsstäbe an der wenigstens einen Öffnung unterbrochen ist, und wenigstens eine Verstärkungsplatte (70), die in der Seitenwand angeordnet ist, wobei jede Verstärkungsplatte eine Öffnung (72) aufweist, die mit der entsprechenden Seitenwandöffnung ausgerichtet ist und jede Verstärkungsplatte mit wenigstens einem unterbrochenen Verstärkungsstab verbunden ist.
  2. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei jede Verstärkungsplatte (70) einen Flansch (78) aufweist, der sich wenigstens teilweise um einen Umfang der Verstärkungsplatte erstreckt.
  3. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei ferner eine Durchdringungshülse (86) vorgesehen ist, wobei sich jede Durchdringunghülse durch eine entsprechende Öffnung (72) der Verstärkungsplatte und eine entsprechende Seitenwandöffnung (58) erstreckt und jede Durchdringungshülse einen Aussendurchmesser hat, der kleiner als die entsprechende Öffnung der Verstärkungsplatte ist.
  4. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 3, wobei jede Durchdringungshülse (86) an einer entsprechenden Verstärkungsplatte (70) befestigt ist.
  5. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei die mehreren Verstärkungsstäbe (64) mehrere vertikale Verstärkungsstäbe (66) und mehrere horizontale Ringverstärkungsstäbe (68) aufweisen.
  6. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Verstärkungsplatte (70) wenigstens einen Verstärkungsstababschluss (76) aufweist, der mit dem wenigstens einen unterbrochenen Verstärkungsstab (64) verbunden und an einem Rand (80) der Verstärkungsplatte befestigt ist.
  7. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei jede Verstärkungsplatte (70) eine im wesentlichen polygonale Form oder eine im wesentlichen kreisförmige Form aufweist.
  8. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Verstärkungsplatte (70) zwei Verstärkungsplatten aufweist und die Verstärkungsplatten entlang entsprechenden Rändern miteinander verschweisst sind.
  9. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Verstärkungsplatte (70) mehrere Verstärkungsplattenabschnitte (120,122) aufweist und die Verstärkungsplattenabschnitte zusammengeschweisst sind, um eine Verstärkungsplatte zu bilden.
  10. Verstärkter Betoneinschlussbehälter (18) nach Anspruch 1, wobei jede Verstärkungsplatte (70) mehrere Verlängerungen (106) aufweist und die Verstärkungsplatten-Verlängerungen die Verstärkungsplatte mit dem wenigstens einen unterbrochenen Verstärkungsstab (64) verbinden.
  11. Kernreaktor (10) enthaltend einen Reaktordruckbehälter (12), der in einem verstärkten Betoneinschlussbehälter (18) eingeschlossen ist, wobei der verstärkte Betoneinschlussbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufgebaut ist.
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