DE1684651C3 - Kernreaktor mit einem Betondruckbehälter - Google Patents
Kernreaktor mit einem BetondruckbehälterInfo
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- E04H7/02—Containers for fluids or gases; Supports therefor
- E04H7/18—Containers for fluids or gases; Supports therefor mainly of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stone-like material
- E04H7/20—Prestressed constructions
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- G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
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- G21C13/00—Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
- G21C13/08—Vessels characterised by the material; Selection of materials for pressure vessels
- G21C13/093—Concrete vessels
- G21C13/0933—Concrete vessels made of prestressed concrete
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem vorgespannten zylindrischen Betondruckbehälter und
mehreren Wärmeaustauschern.
Es ist bereits aus der britischen Patentschrift 8 66 037
eine Kernreaktoranlage bekannt, die einen Reaktorkern und mehrere Wärmeaustauscher zum Abziehen der im
Kern erzeugten Wärme aufweist, wobei ein Betondruckgefäß mit einer zylindrischen vorgespannten
Betonwandung vorgesehen ist, die den Reaktorkern und ebenso die Wärmeaustauscher umschließt. Bei dieser
bekannten Anordnung sind die Wärmeaustauscher mit dem Reaktorkern innerhalb der Kammer untergebracht, die von der zylindrischen vorgespannten
Wandung des Druckgefäßes umschlossen ist, und diese Kammer wird durch eine zusätzliche innere zylindrische
Wandung in eine kreisförmige innere Kammer, die den Reaktorkern beherbergt, und eine Ringkammer aufgeteilt, in der die Wärmeaustauscher angeordnet sind. Der
Ringraur.i wird durch radial verlaufende Scheidewände in Abschnitte eingeteilt, die sich von der inneren
zylindrischen Wand nach der äußeren vorgespannten zylindrischen Wand erstrecken. Bei dieser bekannten
Anordnung wirken die vorgespannte zylindrische Außenwand und die innere zylindrische Wandung, die
ebenfalls verstärkt und aus vorgespanntem Beton hergestellt sein kann, als strukturell getrennte Einheiten.
Insbesondere wäre die innere zylindrische Wandung nicht in der Lage, beträchtliche radial nach innen
gerichtete Kräfte über die im weiten Abstand angeordneten radialen Wände aufzunehmen, woraus
folgt, daß die innere und äußere konzentrische Wandung im wesentlichen unabhängig voneinander
arbeiten müssen und daß z, B. die radialen Wände keine
radial nach innen gerichteten Kräfte übertragen, wie es die Vorspannmittel der Außenwand ermöglichen
würden, um sowohl die äußere als auch die innere Wandung vorzuspannen.
Außerdem ist aus der FR-PS 13 06 797 ein Kernreaktor-Betondruckbehälter bekannt, der aus einer zylindrisehen Einzelwand aus Beton besteht, die über die
gesamte Dicke unter Vorspannung steht, weiche von Vorspannkabeln ausgeübt wird, die sich unter Zugbeanspruchung in Umfangsrichtung um die zylindrische
Wand erstrecken und mit ihren Enden an in !5 Längsrichtung verlaufenden Rippen verankert sind, die
außun an der Zylinderwand ausgeformt sind. Bei diesem
bekannten Kernreaktor sind die Wärmeaustauscher in Hilfsbehältern aus Beton untergebracht, die außerhalb
des Hauptdruckbehälters in der Nähe desseJben angeordnet sind und durch die unter Zug stehenden,
ringsumlaufenden Kabel in ähnlicher Weise unter Vorspannung gehalten werden. Dabei ist der Hauptdruckbehälter mit den Nebenbehältern zu einer
baulichen Einheit zusammengefaßt, indem die Vorspannkabel, die um einen Teil des Hauptdruckbehälters
herumgeführt sind, sich auch um einen Teil der Nebendrackbehälter herum erstrecken.
Beide Anordnungen besitzen jedoch Nachteile. Es ist
nämlich erwünscht, daß der vorhandene Beton optimal ausgenutzt wird, und zwar sowohl hinsichtlich seiner
baulichen Möglichkeiten (diese Ausnutzung ist bei dem zuerst erwähnten Reaktor nicht gegeben) als auch in
bezug auf die biologische Abschirmung (dies ist bei dem zuletzt erwähnten Kernreaktor nicht gegeben, weil hier
J5 der Beton der Hilfsdruckgefäße, der die Wärmeaustauscher umschließt, nicht zur Abschirmung des Reaktorkerns im Hauptdruckbehälter beiträgt). Es ist außerdem
erwünscht, die Druckbehälteranordnung so kompakt als möglich aufzubauen, und dies ist nicht möglich, wenn
Hilfsdruckbehälter außerhalb des Haup druckbehälter
vorgesehen sind, um die Wärmeaustauscher aufzunehmen.
einen Kernreaktor zu schaffen, bei dem der Rcaktor
kern in einem Betondruckbehälter eingeschlossen ist,
dessen Beton in vorteilhafter Weise sowohl im Hinblick
auf die baulichen Möglichkeiten als auch im Hinblick auf
seine biologischen Abschirmfunktionen ausgenutzt wird
und der außerdem in kompakter Bauweise Wärmeaus-
tauscher aufweist," die die im Kern erzeugte Wärme
abziehen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kernreaktor der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß innerhalb der zylindrischen Wandung sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmungen zur Aufnahme der Wärmeaustauscher vorgesehen sind und daß
die Vorspannkabel vollständig radial außerhalb der Ausnehmungen die zylindrische Wandung umspannend
angeordnet sind.
M) Die Anordnung von Wärmeaustauschern innerhalb
der Wandstärke des Betondruckbehälters, welcher den Reaktorkern umschließ!, ermöglicht einen sehr viel
kompakteren Aufbau, als es bei Anordnung zusätzlicher Hilfsdruckbehälter möglich ist. Dadurch, daß der
μ gesamte Beton für einen einzigen Druckbehälter benutzt wird, der den Reaktorkern umschließt, wird
gewährleistet, daß die biologische Abschirmung des Betons in sehr wirksamer Weise ausgenutzt wird. Die
Anordnung der Vorspannmittel vollständig radial außerhalb der Ausnehmungen bedeutet, daß, obgleich
eine reifenartige Umschließung der zylindrischen Wand
des Druckbehiilters über die gesamte Dicke erhalten wird, der innere Teil der Wandstärke, in dem die die
Wärmeaustauscher aufnehmenden Ausnehmungen angeordnet sind, frei von Vorspannmitteln gehalten wird.
Dies ist sowohl im Hinblick auf eine Vereinfachung des Zusammenbaus als auch im Hinblick darauf vorteilhaft,
daß man bei der Konstruktion verhältnismäßig frei ist mit der Anordnung der Ausnehmungen.
Vorzugsweise sind die Ausnehmungen für die Wärmeaustauscher im gleichen Abstand von der
Längsachse des Behälters und voneinander angeordnet
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Enden der Vorspannkabel an in
Längsrichtung verlaufenden Rippen verankert sind, die außen an der zylindrischen Wandung angeordnet sind,
ist jeder Ausnehmung eine Rippe zugeordnet, so daß die Rippen außerhalb der Ausnehmung eine zusätzliche
Verstärkung und Strahlungsabschirmung bewirken.
Im Hinbiick auf die Verankerung und Vorspannung entspricht damit diese Ausführung dem Kernreaktor
gemäß der FR-PS 13 06 797. Gemäß der Erfindung ist jedoch die Anordnung derart getroffen, daß die
Vorspannkabel nicht in dem radial inneren Teil der Wandstärke liegen, wobei in diesem Teil die Ausnehmungen
für die Wärmeaustauscher angeordnet sind und wobei der reifenartige Zusammenhalt gewährleistet
bleibt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausnehmungen zylindrisch ausgebildet, und die
Achse jeder Ausnehmung liegt in der Radialebene, weiche eine der Rippen halbiert.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Horizontalschnitt eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Druckbehälters,
Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teil-Horizontalschnitt,
Fig.3 einen Schnitt nach der Linie IH-III gemäß
F ig. 2,
F i g. 4 eine !schematische Darstellung, weiche veranschaulicht, wie ein Vorspannkabel gemäß Fig.2 und 3
seine* Lage in bezug auf andere Vorspannkabel an verschiedenen Punkten rings um den Druckbehälter
ändert.
Gemäß Fig. 1 besteht der vorgespannte Betondruckbehälter
aus einer vertikalen zylindrischen Wandung 20, die an beiden Enden durch Oetonendkappen geschlossen
ist. Die Wandung 20 weist zwölf vertikal verlaufende zylindrische Ausnehmungen 21 auf, die zur
Aufnahme der Wärmeaustauscher dienen. Der zylindrische Mittelraum 22 des Druckbehälters enthält den
Reaktorkern und die ihm zugeordnete, in der Zeichnung nicht dargestellte Ausrüstung.
Der Druckbehälter wird in der folgenden Weise vorgespannt. Die Betonendkappen werden durch
orthogonale Gruppen von in der Zeichnung nicht dargestellten Vorspannkabeln verspannt, die an den
Seitenwandungen verankert sind. Die zylindrische V/andung 20 weist mehrere vertikale, in der Zeichnung
nicht dargestellte Vorspannkabcl auf, die in den Endkappen verankert sind. Zusätzlich ist eine Anzahl
von ringsumlaiufcnden Kabeln vorgesehen, die die radialen Belastungen aufnehmen sollen. Einige dieser
ringsumlaufenden Kabel kfnncn auch dazu benutzt
ι ο
werden, die Endkappen vorzuspannen, anstalt diese durch orthogonale Gruppen von Kabeln vorzuspannen,
wie dies vorstehend beschrieben wurde.
Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Lagen von ringsumlaufenden
Vorspannkabeln vorgesehen, wobei jede Lage ein Gruppe, bestehend aus zwölf ringsumlaufenden Vorspannkabeln
A] bis Fi, Ai bis F2, aufweist In Fi g. 1 sind
nur die Vorspannkabel A\ und Ai vollständig dargestellt,
um die Übersicht zu verbessern. Radial benachbart zu jeder Ausnehmung 21 erstreckt sich eine vertikale
Rippe über die volle wirksame Höhe des Behälters am äußeren Umfang derselben. Diese Rippen sind in Fi g. 1
mit den Bezugszeichen 1 bis 12 gekennzeichnet
Jedes ringsumlaufende Vorspannkabel ist an einem Ende an einer Seitenfläche einer ersten Rippe befestigt
und mit dem anderen Ende auf der entgegengesetzten Seitenfläche jener Rippe, die der ersten Rippe diametral
gegenüberliegt, so daß jedes Vorspannkabel zweimal durch die jeweilige Diametralebene hindurchtritt, in der
die Achse der Ausnehmungen 21 liegt ^i den beiden
Rippen entsprechen, an denen das Vvrspannkabel
verankert ist. Dieses Prinzip ist klar aus F i g. 1 ersichtlich.
Die nachstehende Tabelle zeigt, welche Vorspannkabe!
in welcher Rippe verankert sind: Die erste Reihe zeigt die Rippen, an denen die Vorspannkabel befestigt
sind, und die zweite und dritte Reihe zeigen die Vorspannkabel, die sich im Uhrzeigersinn bzw. im
Gegenuhrzeigersinn gemäß F i g. 1 von der :n der ersten
Reihe der Tabelle an erster Stelle stehenden Rippe erstrecken.
Rippen | Im Uhrzeiger | Im Gegenuhrzeiger |
sinn | sinn | |
1.7 | A, | A2 |
2,8 | B, | B2 |
3,9 | C | C2 |
4, 10 | A | D2 |
5,11 | E, | E2 |
6, 12 | F, | F1 |
Die Anordnung und das Verfahren zur Verankerung der Vorspannkabel ist symmetrisch, so daß die F i g. 2
und 3, die in größerem Maßstab gezeichnet sind, die typische Anordnung der Vorspannkabel bei einer der
Rippen, nämlich der Rippe 10, zeigen.
Gemäß F i g. 2 und 3 sind die beiden Vorspannkabel D\ und D2 an der Rippe 10 mittels Ankern 23 befestigt
Die Vorspannkabel C2, B2, A2, F\ und E\ sind durch die
Betonwandung 20 in der Nähe der Rippe 10 in zwei Höhenlagen geführt, wie im einzelnen aus F i g. 3
ersiclitlicn ist Die Vorspannkabel D2, C2 und B2 liegen in
einer Höhe, und die Vorspannkabel D\, E\ und c\ liegen
niedriger, wobei in beiden Fällen die Aufzählung radial von außen nach innen erfolgte. Das Vorspannkabel A2
wechselt von einer Höhenlage graduell über eine Umfangslänge der Rippe 10 in die andere Höhenlage, so
daß im Schnitt IM-III das Vorspannkabel A2 zwischen
diesen beiden Höhenlagen erscheint. Dies ist deutlicher aus Fig.4 ersichtlich, und diese Figur zeig!, wie ein
typisches Vorspannkabel (in diesem Fall das Kabel Di)
seine Radiallage relativ zu den anderen in aufeinanderfolgenden Rippen ärJ?rt, so daß das äußerste
Vorspannkabel in der obersten Höhenlage der Rippe 10 (Fig. 3) ein mittleres Vorspannkabel in der unteren
Höhenlage der Rippe Il wird und nach unten in die
niedrige Höhenlage bei der Rippe I verläuft und schließlich das äußerste Vorspannkabel an der untersten
Höhenlage der Rippe 4 wird, an der es verankert ist.
F' i g. 3 zeigt, wie Gruppen von /wolf Vorspannkabeln
wiederhol! über die Höhe der Wandung 20 geführt sind.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß in irgendeinem gegebenen Radialschnitt /wischen den Rippen
sechs ringsumliuifcndc Vorspannkabcl aus jeder der
Gruppen von /wolf Vorspannkabeln vorgesehen sind, wiihrend in Radialschnilten, die die Rippen schneiden,
d.h. in Radialschnitten, die durch die Hohlräume 21 geführt sind, sieben Vorspannkabel verlaufen. Diese
Anordnung gewährleistet eine größere Vurspannkrafi an den Radialabschnitlen des Gefäßes, während die
festigkeit gegenüber inneren Zerreißkräften infolge eines Innendrucks in den Ausnehmungen 21 erhöht
wird. Die Rippen bewirken außerdem eine zusätzliche Neutronenabschirmung. die den Verlust der Abschirmwirkung,
der infolge der Ausnehmungen 21 auftritt, gun/
oder teilweise kompensiert. Falls erforderlich, können in der Zeichnung nicht dargestellte örtliche Vorspannglieder
von einer Seite jeder Rippe nach der anderen vorgesehen sein.
Die Zahl der Rippen ist vorzugsweise die gleiche wie
die Zahl der Ausnehmungen 21. Die letzteren brauchen
jedoch nicht im gleichen Abstand zueinander angeordnet zu werden, und sie brauchen auch nicht die gleiche
Größe zu haben.
Sie brauchen auch nicht zylindrisch zu sein. Kine entsprechende Anpassung der Vorspannung an veränderte
Größe, Gestalt und veränderten Abstand der Ausnehmungen kann dadurch erzielt werden, daß
Größe und/oder Lage der Rippen verändert wird oder daß wahlweise Vorspanngliedcr der vorbcschricbcncn
Art benutzt werden.
Sämtliche Vorspannkabel laufen vorzugsweise in vorgeformten Kanälen im Beton.
Die Erfindung beschränkt sieh nicht auf Druckbehälter,
bei denen der Innenraum 22 zylindrisch ist. Dieser Raum kann z. B. auch sphärisch sein oder zylindrisch
wobei ein F.nde oder beide Enden haubenartig geformt sind.
Obgleich die Vorspannkabcl 4| bis /■',, A: bis /·":
vollständig auf einem größeren Radius liegen als die Ausnehmungen 21, wird durch sie dennoch die
zylindrische Wand 20 über die gesamte Dicke nach Art eines Reifens zusammengedrückt.
Hier/u 2 Bhiit /.
Claims (5)
1. Kernreaktor mit einem vorgespannten zylindrischen Betondruckbehälter und mehreren Wärmeaustauschern, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der zylindrischen Wandung (20) sich in Längsrichtung erstreckende Ausnehmungen (21) zur
Aufnahme der Wärmeaustauscher vorgesehen sind und daß die Vorspannkabel (Ai bis Fi, A2 bis F2)
vollständig radial außerhalb der Ausnehmungen (21) die zylindrische Wandung (20) umspannend angeordnet sind.
2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (21) im
gleichen Abstand voneinander und von der Längsachse des Behälters angeordnet sind.
3. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkabel (Ai bis Fi,
A2 bis F2) innerhalb des Betons der zylindrischen
Wandung (20)angeordnet sind.
4. Kernreaktor nach Anspruch 1 bis 3, bei welchem
die Enden der Vorspannkabel an in Längsrichtung verlaufenden Rippen verankert sind, die außen an
der zylindrischen Wandung angeformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausnehmung (21) eine
Rippe (1 bis 12) zugeordnet ist, so daß die Rippen außerhalb der Ausnehmung eine zusätzliche Verstärkung und Strahlungsabschirmung bewirken.
5. Kernreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (21) zylindrisch ausgebildet sind und die Achse jeder
Ausnehmung in der Radialebene liegt, welche eine der Rippen (1 bis 12) halbiert
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB24793/65A GB1146326A (en) | 1965-06-11 | 1965-06-11 | Pressure vessels |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1684651A1 DE1684651A1 (de) | 1971-03-18 |
DE1684651B2 DE1684651B2 (de) | 1977-12-15 |
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ID=10217324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1684651C3 (de) |
GB (1) | GB1146326A (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2518357C2 (de) * | 1975-04-25 | 1987-04-02 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln | Zylindrischer Spannbetondruckbehälter mit einer zentralen Kaverne für einen Kernreaktor |
DE2908968A1 (de) * | 1979-03-07 | 1980-09-18 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Spannbetondruckbehaelter fuer ein kernkraftwerk |
DE2917848C2 (de) * | 1979-05-03 | 1986-09-18 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund | Mittels gespannter Bewehrungen vorgespannter zylindrischer Betondruckbehälter |
DE3125575A1 (de) * | 1981-06-30 | 1983-01-13 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 5000 Köln | Zylindrischer spannbetonbehaelter, insbesondere reaktordruckbehaelter mit durch spannkabel vorgespanntem turbinenbereich |
ES2304188B1 (es) * | 2004-05-11 | 2009-05-05 | Ferroberica, S.L. | Procedimiento para la construccion de depositos y similares, y molde para la formacion de tramos de anillo empleados en dicha construccion. |
-
1965
- 1965-06-11 GB GB24793/65A patent/GB1146326A/en not_active Expired
-
1966
- 1966-06-10 DE DE1684651A patent/DE1684651C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1146326A (en) | 1969-03-26 |
DE1684651B2 (de) | 1977-12-15 |
DE1684651A1 (de) | 1971-03-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |