DE1094433B - Dismountable radiation protection wall, especially for nuclear reactors - Google Patents

Dismountable radiation protection wall, especially for nuclear reactors

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DE1094433B
DE1094433B DED26390A DED0026390A DE1094433B DE 1094433 B DE1094433 B DE 1094433B DE D26390 A DED26390 A DE D26390A DE D0026390 A DED0026390 A DE D0026390A DE 1094433 B DE1094433 B DE 1094433B
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Werner Gottschalk
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DOLERIT BASALT AG
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine zerlegbare Strahlenschutzwand, insbesondere für Kernreaktoren, die ohne Verwendung von Mörtel od. dgl. aus Bausteinen mit Hilfe lösbarer metallischer Verbindungsmittel zusammengesetzt ist. Dabei betrifft die Erfindung eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Strahlenschutzwand hinsichtlich ihrer Festigkeit und Sicherheit.The invention relates to a demountable radiation protection wall, in particular for nuclear reactors, without the use of mortar or the like made of building blocks with the aid of detachable metallic fasteners is composed. The invention relates to a particularly advantageous embodiment of the Radiation protection wall in terms of its strength and safety.

Strahlenschutzwände, die in an sich bekannter Weise nach dem Baukastenprinzip mörtellos aus Bausteinen oder anderen Bauelementen aufgebaut sind, haben den Vorteil, daß der Reaktor in seinem Aufbau jederzeit verändert werden kann und daß er ohne große Schwierigkeiten teilweise oder ganz abgebaut werden kann. Die in dieser Weise erstellten Reaktoren sind billiger, können vielseitiger verwendet werden und sind vor allem dann vorteilhaft, wenn Reparaturarbeiten einen teilweisen Abbau des Strahlenschutzes notwendig machen, z. B. beim Auftreten von schadhaften Stellen in der Strahlenschutzwand.Radiation protection walls, which are made of building blocks in a manner known per se according to the modular principle without mortar or other components have the advantage that the reactor in its structure can be changed at any time and that it can be partially or completely dismantled without great difficulty can be. The reactors constructed in this way are cheaper and can be used for more versatile purposes and are particularly advantageous when repair work involves partial dismantling of radiation protection make necessary, e.g. B. when defective areas occur in the radiation protection wall.

Die verwendeten Bauelemente sind meist Formsteine aus Baryt-Beton, gewöhnlichem Beton oder Naturstein. Die Verbindung dieser Bausteine untereinander bereitet bisher große Schwierigkeiten. Wenn z. B. die Bausteine mit Zementmörtel verbunden werden, so fallen die wichtigsten Vorteile, die der Aufbau aus Bausteinen bietet, fort, weil die Bausteine nicht mehr voneinander lösbar sind. Wenn die Bausteine miteinander verschraubt oder sonstwie festgezogen werden, besteht die Gefahr, daß einzelne Bausteine infolge von Wärmespannungen, die sich beim Reaktorbetrieb ergeben, springen, wodurch die Strahlenschutzwand unbrauchbar wird und ausgebessert werden muß. Wenn die Strahlenschutzwand deswegen aus Natursteinen aufgebaut ist, weil der Beton Temperaturen über 100° C nicht erträgt, ist die Verbindung der Bausteine durch Mörtel ganz ausgeschlossen, und es bleibt bisher nur die Möglichkeit, die Bausteine zu verschrauben oder zu verspannen, nachdem es sich als undurchführbar erwiesen hat, die Bausteine lose nebeneinanderzulegen und aufeinanderzuschichten, ohne sie miteinander zu verbinden. Im übrigen hat es sich gezeigt, daß die Fugen zwischen den Bausteinen trotz sorgfältigster Bearbeitung meist noch groß genug sind, um eine unerwünscht große Strahlenmenge hindurchtreten zu lassen. Man hat zwar schon versucht, die Fugen mit Blei auszugießen, aber es hat sich gezeigt, daß dieser Verguß nicht mit Sicherheit so durchführbar ist, daß keine freie Stellen mehr bleiben. Jedenfalls ist das Vergießen mit Blei dann ganz ausgeschlossen, wenn Reaktoren mit solchen Temperaturen betrieben werden, daß sich die Strahlenschutzwand über den Schmelzpunkt von Blei hinaus erhitzt.The components used are mostly shaped blocks made of barite concrete, ordinary concrete or Natural stone. The connection of these components with one another has so far caused great difficulties. if z. If, for example, the building blocks are connected with cement mortar, the main advantages of the structure fall from building blocks, because the building blocks can no longer be separated from each other. When the building blocks are screwed together or otherwise tightened, there is a risk that individual building blocks as a result of thermal stresses that arise during reactor operation, jump, whereby the radiation protection wall becomes unusable and has to be repaired. If the radiation protection wall is off because of that Natural stone is built up because the concrete cannot withstand temperatures above 100 ° C, is the connection the building blocks by mortar are completely excluded, and so far the only option is to close the building blocks screw or brace, after it has proven impracticable, the building blocks loose to be placed side by side and stacked on top of each other without connecting them together. Otherwise it has It has been shown that the joints between the blocks are mostly still large, despite the most careful processing are enough to allow an undesirably large amount of radiation to pass through. One already has tried to fill the joints with lead, but it has been shown that this grout is not with certainty is so feasible that there are no more vacancies. In any case, the lead potting is then completely excluded if reactors are operated at such temperatures that the Radiation protection wall heated above the melting point of lead.

Zerlegbare Strahlenschutzwand,
insbesondere für Kernreaktoren
Dismountable radiation protection wall,
especially for nuclear reactors

Anmelder:Applicant:

Dolerit-Basalt Aktiengesellschaft,
Köln, Neumarkt 39
Dolerit-Basalt Aktiengesellschaft,
Cologne, Neumarkt 39

Werner Gottschalk, Köln-Marienburg,
ist als Erfinder genannt worden
Werner Gottschalk, Cologne-Marienburg,
has been named as the inventor

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieseThe invention is based on the object

so Nachteile zu überwinden.so to overcome disadvantages.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Verbindungsmittel metallische Dübelleisten dienen, die in einander gegenüberliegenden Nuten in den Lagerflächen der Bausteine formas schlüssig eingreifend in Längsrichtung der Wand durchlaufen und sich, z. B. in kamm- oder leiterartiger Ausbildung, mit Querstegen in entsprechenden Quernuten derart verankern, daß sie in Längsrichtung der Wand auftretende Zugspannungen aufnehmen können.According to the invention, the object is achieved in that metallic dowel strips as connecting means serve that formas in opposing grooves in the bearing surfaces of the building blocks coherently engaging in the longitudinal direction of the wall and, z. B. in comb or ladder-like Training, anchor with crossbars in corresponding transverse grooves in such a way that they are in the longitudinal direction of the Wall can absorb tensile stresses.

Auf diese Weise werden Spannungen zwischen und in den Bausteinen auch bei Erwärmung vermieden, wenn das Spiel zwischen den Dübelleisten und den Nuten od. dgl. groß genug gewählt ist.In this way, tensions between and in the building blocks are avoided even when they heat up, if the game between the dowel strips and the grooves or the like is chosen large enough.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß im allgemeinen Hochbauwesen das Verbinden von Bausteinen mittels metallischer Dübel mit Querstegen oder mittels längs durchlaufender Dübelleisten bekannt ist. Diese bekannten Verbindungen haben aber den Nachteil, daß die in Längsrichtung der Wände auftretenden Zugspannungen entweder überhaupt nicht aufgenommen werden können oder aber durch die Bausteine selbst aufgenommen werden müssen. Für den Aufbau von Strahlenschutzwänden aus Bausteinen eignen sich die genannten Verbindungsverfahren jedenfalls nicht, weil Strahlenschutzwände einerseits zur Aufnahme von Zugspannungen geeignet sein müssen, andererseits diese Zugspannungen aber nicht von den Bausteinen aufgenommen werden dürfen. Dies deswegen, weil die Bausteine unter der Einwirkung von Zugspannungen springen oder brechen können, wodurch die Strahlenschutzwand undicht werden würde.In this context it should be mentioned that in general Building construction the connection of building blocks by means of metallic dowels with crossbars or is known by means of longitudinal dowel strips. However, these known compounds have the disadvantage that the tensile stresses occurring in the longitudinal direction of the walls either not at all can be included or must be included by the building blocks themselves. For The connection methods mentioned are suitable for the construction of radiation protection walls from building blocks at least not because radiation protection walls are suitable for absorbing tensile stresses on the one hand on the other hand, these tensile stresses must not be absorbed by the building blocks. This is because the building blocks jump or break under the action of tensile stress which would cause the radiation protection wall to leak.

Bei der erfindungsgemäßen Strahlenschutzwand kann die Form der Nuten und die entsprechendeIn the radiation protection wall according to the invention, the shape of the grooves and the corresponding

009 677/29009 677/29

Form der Dübelleisten beliebig sein, sofern nur gewährleistet ist, daß eine Verschiebung zweier benachbarter Bausteine gegeneinander durch jeweils eine Dübelleiste in wenigstens zwei Richtungen verhindert wird, und weiter gewährleistet ist, daß erhebliche Zugspannungen nicht in den Bausteinen, sondern nur in den Dübelleisten auftreten. Als besonders vorteilhaft haben sich Nuten und als Dübelleisten Verbindungselemente in Form von »Leitern« erwiesen. Wenn die Verbindungselemente aus Stahl hergestellt sind, ergibt sich zusätzlich zu der mechanischen Sicherung auch noch ein hinreichender Strahlenschutz in den Fugen zwischen den Bausteinen, der genügend wärmefest ist und keine besonderen Kosten verursacht.Shape of the dowel strips can be any, provided that it is only guaranteed that a displacement of two adjacent Blocks are prevented from opposing each other by a dowel bar in at least two directions is, and it is further guaranteed that significant tensile stresses not in the building blocks, but only occur in the dowel strips. Grooves and connecting elements as dowel strips have proven to be particularly advantageous proven in the form of "ladders". When the fasteners are made of steel there is also adequate radiation protection in addition to the mechanical safeguard in the joints between the building blocks, which is sufficiently heat-resistant and does not cause any special costs.

Liegt die Aufgabe vor, eine Strahlenschutzwand gemäß der Erfindung mit einer Parallelwand zu verbinden, so empfiehlt es sich, kammartige Dübelleisten vorzusehen, die in entsprechenden Nuten in den Lagerflächen der Bausteine liegen und deren Querstege mit der Parallelwand fest verbunden sind.If the task is to connect a radiation protection wall according to the invention with a parallel wall, so it is advisable to provide comb-like dowel strips, which are in corresponding grooves in the Storage areas of the blocks are and the crossbars are firmly connected to the parallel wall.

Die in den Lagerfugen horizontal liegenden metallischen Dübelleisten ergeben eine gute Sicherung des Strahlenschutzes zwischen den Bausteinen. In gleicher Weise können auch die vertikalen Stoßfugen mit einem Strahlenschutz versehen werden, indem die Bausteine auch an den Stoßflächen mit quer zur Strahlenrichtung verlaufenden, einander gegenüberliegenden Nuten versehen und in diese Nuten ebenfalls metallische Dübelleisten eingeschoben werden.The metal dowel strips lying horizontally in the horizontal joints ensure that the Radiation protection between the building blocks. The vertical butt joints can also be used in the same way radiation protection can be provided by placing the building blocks at the abutment surfaces with transverse to the Provided in the direction of rays, opposing grooves and in these grooves as well metallic dowel strips can be inserted.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher beschrieben.An embodiment of the invention is described in more detail with reference to the drawing.

In der Zeichnung ist eine Strahlenschutzwand dargestellt, bei der nebeneinander- und übereinanderliegende Reihen von Bausteinen, z. B. 12 bis 14, miteinander und mit einer parallelen Stahlwand 15 verbunden sind. In den Lagerflächen der Bausteine 12 bis 14 sind längs verlaufende Nuten 18, 19 und Quernuten 16, 17 vorgesehen, die dann, wenn die Bausteine nebeneinandergelegt sind, insgesamt eine leiterartige Vertiefung in den Bausteinen bilden. Die Nuten können durch mechanische Bearbeitung, wie z. B. Schleifen, Fräsen od. dgl., in die Bausteine eingearbeitet werden. Sie können aber auch z. B. bei Guß-, Preß- oder Sintersteinen beim Gießen, Pressen oder Sintern mit eingearbeitet werden, ohne daß dadurch besondere Kosten entstehen.In the drawing, a radiation protection wall is shown, in which the side by side and one on top of the other Rows of building blocks, e.g. B. 12 to 14, connected to one another and to a parallel steel wall 15 are. In the bearing surfaces of the building blocks 12 to 14 there are longitudinal grooves 18, 19 and transverse grooves 16, 17 are provided, which when the building blocks are placed side by side, a total of a ladder-like Create a recess in the building blocks. The grooves can be machined, such as. B. Grinding, milling or the like, are incorporated into the building blocks. But you can also z. B. for cast, Pressed or sintered stones are incorporated into the casting, pressing or sintering process without this special costs arise.

In die aus den Nuten 16, 17, 18, 19 mehrerer Bau steine gebildete leiterförmige Vertiefung wird nun als Dübelleiste ein einheitliches leiterförmiges Verbindungselement 20 aus Stahl mit Spiel eingelegt, wobei die »Leiter« 20 etwa doppelt so dick ist wie die Nuten 16, 17, 18, 19 tief sind, so daß auch aufeinanderliegende Bausteine durch eine einzige »Leiter« 20 zusammengehalten werden. Die Bausteine sind damit hinreichend gegen mechanische Verschiebung gesichert und können sich innerhalb des Spiels zwischen den Verbindungselementen 20 und den Nuten 16, 17, 18, 19 so weit ausdehnen und zusammenziehen, daß Brüche infolge von Wärmespannungen ausgeschlossen sind.In the from the grooves 16, 17, 18, 19 of several building blocks formed ladder-shaped recess is now as Dowel bar inserted a uniform ladder-shaped connecting element 20 made of steel with play, wherein the "conductor" 20 is about twice as thick as the grooves 16, 17, 18, 19 are deep, so that they also lie one on top of the other Building blocks are held together by a single "ladder" 20. The building blocks are with it Sufficiently secured against mechanical displacement and can move within the game between the connecting elements 20 and the grooves 16, 17, 18, 19 expand and contract so far that Breakages due to thermal stress are excluded.

Die »Leitern« 20 können aus Stahl in einem Stück oder auch durch Verschweißung von Holmen und Sprossen aus Stahl hergestellt sein. An der der Stahlwand 15 zugewendeten Seite sind die Lagerflächen der Bausteine mit T-Nuten versehen, deren T-Balken aneinanderstoßen und eine durchlaufende kammartige Nut bilden. Hierin ist eine passende kammartige Dübelleiste 21 eingelegt, deren Querstege, gleichsam die »Kammzähne«, mit der Stahlwand 15 verschweißt sind.The "ladders" 20 can be made of steel in one piece or by welding stiles and Rungs be made of steel. On the side facing the steel wall 15, the bearing surfaces are the Building blocks are provided with T-slots, the T-bars of which meet and a continuous comb-like Form groove. A matching comb-like dowel bar 21 is inserted therein, the cross webs of which, as it were the "comb teeth" to which the steel wall 15 is welded.

Die Verbindungselemente 20 und 21, die horizontal liegen, ergeben einen guten Strahlenschutz innerhalb der Lagerfugen zwischen den Bausteinen. In sehr einfacher und billiger Weise sind auch die Stoßfugen mit einem Strahlenschutz versehen, indem stählerne Dübelleisten 22 in Nuten 23 eingeschoben sind, die quer zur Strahlungsrichtung, die durch den Pfeil 24 angedeutet ist, verlaufen. Die Nuten 23 werden in der gleichen Weise wie die Nuten 16, 17, 18, 19 in den Bausteinen hergestellt. Dabei ist es nicht notwendig, daß die Nuten 23 im rechten Winkel zur Strahlungsrichtung verlaufen. Es reicht vielmehr, wenn eine Richtungskomponente quer zur Strahlungsrichtung liegt.The connecting elements 20 and 21, which are horizontal, provide good radiation protection within the bed joints between the blocks. The butt joints are also very simple and cheap provided with a radiation protection by steel dowel strips 22 are inserted into grooves 23, the run transversely to the radiation direction, which is indicated by the arrow 24. The grooves 23 are in the made in the same way as the grooves 16, 17, 18, 19 in the building blocks. It is not necessary to that the grooves 23 extend at right angles to the direction of radiation. Rather, it is enough if one Directional component is transverse to the direction of radiation.

Die erfindungsgemäße Strahlenschutzwand bietet den Vorzug technisch idealer und wirtschaftlich billigster Blockbauweise bei gleichzeitiger Gewährung größter Sicherheit. Wenn Bausteine der StrahlenschutzwanddurchaußergewöhnlicheUmstände springen oder brechen sollten, wird der Verband der gesamten Strahlenschutzwand durch die leiterförmigen bzw. mit Querstegen versehenen, z. B. kammförmigen Dübelleisten aufrechterhalten, so daß sich auch an den Stellen der Strahlenschutzwand, an denen Bausteine gesprungen oder gebrochen sind, keine größeren Fugen bilden können. Die Strahlenschutzwand bietet daher große Sicherheit auch bei technischen Unfällen im Reaktorkern, wenn explosionsartig größere mechanische Energien frei werden. Die Strahlenschutzwand bietet auch große Sicherheit, wenn mechanische Beschädigungen von außen her einwirken, z. B. Erdbeben, Explosionen od. dgl. Insbesondere bei mobilen Reaktoren sind diese Vorzüge von größter Bedeutung, weil die Strahlenschutzwand — ob sie nun unbeschädigt oder beschädigt ist — auch bei starken Schwankungen, Erschütterungen, Fahr- oder Schlingerbewegungen ihren kompakten Verband beibehält. Jedoch ist die Gefahr des Springens oder Brechens von Bausteinen praktisch gering, weil alle erheblichen Zugspannungen von den Dübelleisten aufgenommen werden.The radiation protection wall according to the invention offers the advantage of being technically more ideal and economical cheapest block construction with simultaneous granting of the greatest security. If the building blocks of the radiation protection wall are due to exceptional circumstances should jump or break, the association of the entire radiation protection wall through the ladder-shaped or with Transverse webs provided, z. B. maintained comb-shaped dowel strips, so that also to the No large joints on the radiation protection wall where building blocks have cracked or broken can form. The radiation protection wall therefore offers great safety even in the event of technical accidents in the Reactor core when larger mechanical energies are released explosively. The radiation protection wall also offers a high level of security when external mechanical damage occurs, e.g. B. earthquakes, Explosions or the like. In particular with mobile reactors, these advantages are of the greatest importance, because the radiation protection wall - whether it is undamaged or damaged - even with strong ones Fluctuations, vibrations, driving or rolling movements retain their compact association. However, the risk of the building blocks jumping or breaking is practically small because all of them are considerable Tensile stresses are absorbed by the dowel strips.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, z. B. Basaltsteine zum Aufbau der Strahlenschutzwand zu verwenden. Da Basaltsteine hervorragend gute Strahlenschutzeigenschaften haben und thermisch weit über 100° C belastbar sind, ist es nunmehr auch möglich, Reaktoren für sehr hohe Betriebstemperaturen zu bauen. Solche Reaktoren, deren Wirtschaftlichkeit auf Grund wärmetechnischer Überlegungen bekannt ist und deren Bau angestrebt wird, können aber bisher nicht in wirtschaftlicher Weise errichtet und betrieben werden, weil die bekannten Strahlenschutzwände zu groß, zu schwer und zu teuer sind. Insbesondere wird es durch die Erfindung ermöglicht, kleine und wirtschaftliche Reaktoren für mobile Anlagen, z. B. für Fahrzeuge oder Schiffe, zu erstellen.According to the invention it is possible, for. B. to use basalt stones to build the radiation protection wall. Since basalt stones have excellent radiation protection properties and thermally far above 100 ° C are resilient, it is now also possible to use reactors for very high operating temperatures build. Such reactors, the economic viability of which is known due to thermal considerations and the construction of which is sought, but has not yet been able to be built and operated in an economical manner because the known radiation protection walls are too big, too heavy and too expensive. In particular the invention enables small and economical reactors for mobile plants, z. B. for vehicles or ships to create.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Zerlegbare Strahlenschutzwand, insbesondere für Kernreaktoren, die ohne Verwendung von Mörtel od. dgl. aus Bausteinen mit Hilfe lösbarer metallischer Verbindungsmittel zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel metallische Dübelleisten (20, 21) dienen, die in einander gegenüberliegenden Nuten (18, 19) in den Lagerflächen der Bausteine (12, 13, 14) formschlüssig eingreifend in Längsrichtung der Wand durchlaufen und sich, z. B. in kamm- oder leiterartiger Ausbildung, mit Querstegen in entsprechenden Quernuten (16, 17) derart verankern, daß sie1. Dismountable radiation protection wall, especially for nuclear reactors without the use of Mortar or the like composed of building blocks with the aid of detachable metallic fasteners is, characterized in that metallic dowel strips (20, 21) are used as connecting means, which in mutually opposite grooves (18, 19) in the bearing surfaces of the building blocks (12, 13, 14) in a form-fitting manner traversing engaging in the longitudinal direction of the wall and, z. B. in comb or ladder-like Training, anchor with transverse webs in corresponding transverse grooves (16, 17) so that they in Längsrichtung der Wand auftretende Zugspannungen aufnehmen können.Can absorb tensile stresses occurring in the longitudinal direction of the wall. 2. Strahlenschutzwand nach Anspruch 1, die mit einer Parallelwand zu verbinden ist, gekennzeichnet durch kammartige Dübelleisten (21), die in entsprechende Nuten in den Lagerflächen der Bausteine (12) formschlüssig eingreifen und deren Querstege mit der Parallelwand (15) fest verbunden sind.2. Radiation protection wall according to claim 1, which is to be connected to a parallel wall, characterized by comb-like dowel strips (21), which are inserted into corresponding grooves in the bearing surfaces of the Blocks (12) engage positively and their transverse webs are firmly connected to the parallel wall (15) are. 3. Strahlenschutzwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bausteine (12, 13, 14) auch an den Stoßflächen mit quer zur Strahlungsrichtung (Pfeil 24) verlaufenden, einander gegenüberliegenden Nuten (23) versehen sind, in die metallische Dübelleisten (22) eingeschoben sind.3. Radiation protection wall according to claim 1 or 2, characterized in that the building blocks (12, 13, 14) also on the abutting surfaces with each other running transversely to the direction of radiation (arrow 24) opposing grooves (23) are provided, inserted into the metallic dowel strips (22) are. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 735 835; französische Patentschrift Nr. 524 688; britische Patentschrift Nr. 221468; USA.-Patentschriften Nr. 1 106 584, 2 392 551;German utility model No. 1 735 835; French Patent No. 524,688; British Patent No. 221468; U.S. Patent Nos. 1,106,584, 2,392,551; Handbuch der Architektur, II. Teil, 1. Band, «Die Baukunst der Griechen«, Darmstadt 1881, S. 56, 57, 163, 203;Handbook of Architecture, Part II, Volume 1, "The Architecture of the Greeks", Darmstadt 1881, pp. 56, 57, 163, 203; »Nucleonics«, Oktober 1949, S. 8."Nucleonics", October 1949, p. 8. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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