DE1948522C3 - Sicherheitsvorrichtung für Druckbehälter von Atomkernreaktoren - Google Patents
Sicherheitsvorrichtung für Druckbehälter von AtomkernreaktorenInfo
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- G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
- G21C9/001—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices against explosions, e.g. blast shields
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Description
Auch in der GB-PS 1149 154 geht es um einen Reaktordruckbehälter aus Beton. Hier sind Kavernen in
der Betonbehälterwand, die für die Unterbringung von
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für 45 Dampferzeugern vorgesehen sind, mit Betondeckeln
Druckbehälter von Atomkernreaktoren, wobei auf der verschlossen, die eine zusätzliche Metallkappe als
dem Reaktorkern abgewandten Seite des Druckbe- Auskleidung aufweisen. Ein als Berstsicherung geeignehälterdeckels
ein bei Bruch desselben wirksam werden- ter Fangdeckel, der im Normalbetrieb nicht wirksam
der, sowie mit Durchbrüchen für Stutzen des Druckbe- wird, ist damit also nicht zu vergleichen,
hälterdeckels versehener Fangdeckel angeordnet ist. 5° Der Fangring kann über eine bei Normalbetrieb des Eine solche Sicherheitsvorrichtung ist in der DE-OS Reaktors Spiel aufweisende Zahnverbindung mit dem 12 697 beschrieben, obwohl dort der Druckbehälter Fangdeckel in Eingriff stehen.
hälterdeckels versehener Fangdeckel angeordnet ist. 5° Der Fangring kann über eine bei Normalbetrieb des Eine solche Sicherheitsvorrichtung ist in der DE-OS Reaktors Spiel aufweisende Zahnverbindung mit dem 12 697 beschrieben, obwohl dort der Druckbehälter Fangdeckel in Eingriff stehen.
für einen Druckwasserreaktor aus zwei ineinander Zur Inspektion des Druckbehälterdeckels von außen
geschachteten Stahlgefäßen besteht, die beide gleichzei- ist es aber auch möglich, daß der Fangdeckel ohne
tig unter Druck stehen. Der Zwischenraum zwischen 55 Entfernung der Deckelstutzen geringfügig über den
den beiden Stahlgefäßen soll nämlich mit vorzugsweise Druckbehälterdeckel anhebbar und mit Schraubstopfen
der gleichen Flüssigkeit gefüllt sein, die auch im inneren zur Inspektion versehen ist.
Gefäß unter hohem Druck vorliegt. Mit einer solchen Schließlich können zur Wärmeisolierung jeweils
Anordnung kann also !ediglich die Menge des zwischen Druckbehälterdeckel, Fangdeckel, Fangring
Druckmittels verringert werden, die beim Bersten für 6° und Ankerring Zwischenbleche angeordnet sein,
die Beschleunigungskräfte umhergeschleuderter Bruch- Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau
die Beschleunigungskräfte umhergeschleuderter Bruch- Anhand einer schematischen Zeichnung sind Aufbau
stücke maßgebend ist. und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels nach
Beim bekannten müssen sich jedoch daraus Schwie- der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt
rigkeiten ergeben, daß unterschiedliche Wärmedehnun- F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Reaktordruck-
rigkeiten ergeben, daß unterschiedliche Wärmedehnun- F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Reaktordruck-
gen zwischen den beiden Stahlgefäßen auftreten. Auf 65 behälter in senkrechter Aufstellung i:nd
diese Weise werden zum Beispiel die durch den Deckel Fig. 2 eine Abwicklung des Anker- und des
diese Weise werden zum Beispiel die durch den Deckel Fig. 2 eine Abwicklung des Anker- und des
des äußeren Mantelteils ragenden Stutzen für Steuer- Tragringes,
stabantriebe beansprucht, so daß die Dichtigkeit leidet, Der zylindrische Reaktordruckbehälter, der aus dem
stabantriebe beansprucht, so daß die Dichtigkeit leidet, Der zylindrische Reaktordruckbehälter, der aus dem
Deckel 2 und dem Unterteil 1 besteht, ist in einem Betondruckgefäß 6 aufgehängt, das in axialer Richtung
vorgespannt, in tangentialer Richtung jedoch nur schlaff armiert ist. Im Bereich der Hauptkühlmittelstutzen 26
setzt sich der Betondruckbehälter 6 in Form des Tragringes 4 und des Ankerringes 3 fort, die
vorzugsweise aus einer schweren Schweißkonstruktion bestehen, in die zahlreiche tangentiale Armierungseisen
eingelegt und dort mit Beton vergossen sind. Wie aus der Abwicklung nach Fi g. 2 zu ersehen isi. ist de- auf
dem Betoü'jruckgefäß 6 aufliegende Tragring 4 und der
darüberliegende Ankerring 3 so ausgeführt, daß lediglich Durchbrüche für die Hauptkühlmittelstutzen
26 vorgesehen sind, die dicht umschlossen werden. Auslegungsmäßig verlängern diese beiden Ringe den
Betondruckbehälter 6 nach oben und halten dem vollen Unfallinnendruck stand.
Zur Absicherung des Reaktordeckels 2 gegen Bruch ist eine zweite Kugelkalotte, der Fangdeckel 12, im
Bereich zwischen den Deckelschrauben Is des Druckbehälterdeckeis
2 so angeordnet, daß seine Abstützung eine gewisse radiale Relativwärmedehnung vorzugsweise
elastisch aufnehmen kann, während größere Relativverlagerungen durch entsprechenden Formschluß sicher
verhindert werden. Die Steuerstabstutzen 19 und die Kerninstrumentierungsstutzen 18 werden durch
Löcher im Fangdeikel 12 hindurch in den Reaktordekkel
2 in der üblichen Weise eingeschraubt Ltid dort
verschweißt. Das Spiel zwischen Stutzen 18 und 19 und Fangdeckel 12 ist dabei größer als der maximal
mögliche Radial versatz zwischen Fangdeckel 12 and Reaktordeckel 2. Fangdeckel und Reaktordeckel
können nach Einschrauben der Stutzen 18 und 19 voneinander nicht mehr getrennt werden. Ihr Gesamtgewicht
liegt jedoch wesentlich unter der Tragkraft des Reaktorkran, weil dieser üblicherweise für das Gewicht
des Reaktordruckbehälterunterteils 1 ausgelegt wird. Der Fangdeckel 12 ist außerdem nur mit einem
schwachen Flansch 28 ausgerüstet, der innerhalb des Deckelschraubenkreises 15 liegt.
Zur eigentlichen Halterung des Fangdeckels 12 bei einem Unfall ist ein Fangring 13 vorgesehen, wobei die
Verbindung durch eine Sägezahn verbindung 17 hergestellt wird. Diese Verbindung kommt jedoch erst zum
Tragen, wenn der Reaktordeckel 2 nach oben steigt. Im Normalbetrieb dagegen hat diese Sägezahnverbindung
17 so viel Spiel, daß eine Wärmedehnung des Reaktordruckbehälters frei möglich ist. Der Fangring 13
wird auf der Außenseite durch Fangringschrauben 16 auf den Ankerring 3 niedergehalten. Ferner weist der
Fangring 13 Sacklöcher für die überstehenden Schäfte der Reaktordruckbehälterschrauben 15 auf, während
die stehenbleibenden, dazwischenliegenden Stege seine Biegefestigkeit erhöhen sollen.
Der Fangring 13 ist zum Reaktorraum hin isoliert. Zum Ankerring 3 einerseits und zum Fangdeckel 12
andererseits ist eine Hilfsisolierung 27 in Form einer Blechlage angeordnet. Eine ebensolche Blechlagenisolierung
ist zwischen Fangdeckel 12 und Reaktordeckel 2 sowie zwischen Fangring 13 und Reaktordeckel 2 bzw.
Reaktordeckelschrauben 15 vorhanden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Temperatur des Fangringes
13 wesentlich unter der Temperatur des Reaktordeckels 2 und daß ferner die Temperatur des Fangdeckels 12
zwischen diesen Temperaturen liegt, so daß die jeweiligen Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen
schweren Bauteilen und damit die Wärmeverluste in Grenzen bleiben.
Der Fangring 13 kann aus relativ duktilem Stahl gegossen oder geschmiedet werden. Sollten seine
Dimensionen jedoch für die Herstellung aus einem Teil zu groß werden, so kann der Fangring 13 auch aus
Einzelsegmenten hergestellt werden, von denen jedes einzelne durch einen verlängerten Stützarm 14, wie
durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, nach außen hin auf den in diesem Fall breiter zu dimensionierenden
Ankerring 3 abgestützt werden kann.
Die Abstützung des Reaktordruckbehälters 1 selbst erfolgt im Normalbetrieb über schwache Auflagerpratzen
5 unterhalb der Hauptkühlmittelstutzen 26. Diese Abstützung soll bei dem betrachteten großen Unfall
nachgeben und vermeiden, daß die Hauptkühlmittelleitungen beschädigt werden. Eine zusätzliche Unfallabstüttiung
wird in vertikaler Richtung nach unten hin durch herausnehmbare Vertikalstützsegmente 10 mit
einem zugehörigen Auflagering übernommen. Die Unfallabstützung zur Seite hin erfolgt durch herausnehmbare
Radialstützsegmente 11 und im Bereich zwischen den Kühlmittelstutzen 26 durch Abschirmsegmente
21 aus temperaturbeständigem Beton, die mit entsprechenden inneren Stahlstützen ausgerüstet sind.
Die Abstützung nach oben erfolgt wie bereits beschrieben durch Fangdeckel 12 und Fangring 13. Die
möglichen Verlagerungen des Druckbehälters nach jeder Seite sind somit auf wenige Zentimeter begrenzt,
so daß ein Abreißen der Hauptkühlmittelleitungen 26 oder eine Beschädigung der Kerneinbauten ausgeschlossen
werden kann. Dazu ist ferner der Kernbehälter 8 nach unten hin über Konsolen 9 abgestützt, deren
Kräfte unmittelbar von der unteren Druckbehälternotabstützung 10 weitergeleitet werden. Alle Notabstützungen
sind im Normalbetrieb nicht im Eingriff und behindern deswegen in keiner Weise die freie
Wärmedehnung des Reaktordruckbehälters. Diese Notabstützungen können ferner nach öffnen der
Dichtmembran 23 am Hauptflansch stückweise herausgenommen werden und gestatten damit den freien
Zugang zum Ringraum 22 um den Reaktordruckbehälter zum Zweck der Besichtigung und Ultraschallprüfung
von außen.
Um weiter zu verhindern, daß im Fall eines Druckbehälterbruches die Kühlmittelausflußrate im
Bereich der Hauptkühlmittelstutzen oder der Steuerstabstutzen unzulässig hohe Werte erreicht, werden die
entsprechenden Ausflußquerschnitte durch Kolbenringe 25 bzw. 29 heruntergesetzt, die sich im Notfall m;'
den zugehörigen Stutzen verlagern können. Um ., vermeiden, daß diese Kolbenringe im Normalbetrieb in
Schwingungen geraten und die Leitungen beschädigen, werden sie in ihrer Normallage mit einer schwachen
Verbindung 30 befestigt, die erst unter der Einwirkung der großen innendruckbedingten Krähe bei einem
Unfall zerreißen. Die Kolbenringe werden dann in axialer Richtung gegen die entsprechenden Dichtflächen,
wie beispielsweise Einsatzhülsen 31, gepreßt.
Zur Erleichterung einer Außeninspektion des Reaktordeckels 2 durch Schraubstopfen 32 hindurch kann der
Fangdeckel 12 so gestaltet werden, daß er z. B. um 10 bis
20 cm hochgehoben werden kann, ohne daß die zahlreichen Deckelstutzen entfernt werden müssen.
Mit den beschriebenen Sicherheitsvorrichtungen in Form eines Fangdeckels und Fangringes auf dem
Reaktordeckel, den entsprechenden Notabstützungen und der Anordnung von Dichtungsringen können also
auf einfache Weise die evtl. Folgen eines Bruches des Reaktordruckeefäßes weiteehend beherrscht werden.
Selbstverständlich kann das Grundprinzip der Erfindung auch sinngemäß angewendet werden bei Druckbehältern,
deren Deckel seitlich oder unten angeordnet ist, und die zur Aufnahme andersartiger hochgespannter
Medien bestimmt sind. <;
Claims (5)
1. Sicherheitsvorrichtung für Druckbehälter von den Normalbetrieb mit seinen Wärmedehnungen des
Atomkernreaktoren, wobei auf der dem Reaktor- 5 Reaktordruckbehälters nicht zu behindern, damit keine
kern abgewandten Seite des Druckbehäherdeckels zusätzlichen Kräfte auf den Reaktordruckbehälter oder
ein bei Bruch desselben wirksam werdender, sowie seine Abstützung ausgeübt werden, wobei vermieden
mit Durchbrüchen für Stutzen des Druckbehälter- werden soll, daß der zum Normalbetrieb gehörende
deckeis versehener Fangdeckel angeordnet ist, Brennelementwechse! nennenswert beeinträchtigt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fang- io Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten
deckel (12) gemeinsam mit dem Druckbehälterdek- Sicherheitsvorrichtung dadurch gelöst, daß erfindungskel
(2) abnehmbar ist und den Bereich des gemäß der Fangdeckel gemeinsam mit dem Druckbe-Druckbehälterdeckels
(2) innerhalb des Kreises der hälterdeckel abnehmbar ist und den Bereich des
Deckelschrauben (15) überdeckt und durch einen Druckbehälterdeckels innerhalb des Kreises der Dek-Fangring
(13) gehalten ist, der sich radial nach innen 15 kelschrauben überdeckt und durch einen Fangring
über die Deckelschrauben (15) und den äußeren gehaken ist, der sich radial nach innen über die
Bereich des Fangdeckels (12) erstreckt. Deckelschrauben und d^n äußeren Bereich des Fang-
2. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, da- deckeis erstreckt. Ein solcher Berstschutz hat irr.
durch gekennzeichnet, daß der Fangring (13) an der Normalbetrieb keinerlei Einfluß auf den Reaktordruckdem
Fangdeckei (12) abgekehrten Außenseite über 20 behälter, denn die Durchbrüche für die Steuerstabstut-Halteschrauben
(16) mit einem Kühlmittelstutzen zen brauchen nicht dicht zu sein und können für die
(26) des Druckbehälters (1) überdeckenden Anker- maximalen Wärmedehnungen bemessen werden,
ring (3) lösbar verbunden ist. Gleichzeitig gelingt es durch die Festlegung des nur
3. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2, da- relativ kleinen Fangdeckels mit einem zusätzlichen
durch gekennzeichnet, daß der Fangring (13) über 25 Fangrirg, die Gewichte so klein zu halten, daß keine
eine bei Normalbetrieb des Reaktors Spiel aufwei- zusätzlichen Hebezeuge benötigt werden. Deshalb wird
sende Zahnverbindung (17) mit dem Fangdeckel (12) der Brennelementwechsel praktisch nicht verzögert.
in Eingriff steht. Die Erfindung ist nicht mit einem aus der FR-PS
4. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, da- 14 72 117 bekannten Reaktordruckbehälter zu vergleidurch
gekennzeichnet, daß der Fangdeckel (12) ohne 30 chen, der im wesentlichen als Betonbehälter ausgeführt
Entfernen der Deckelstutzen geringfügig über den ist. Der bekannte Betonbehälter wird zwar mit zwei »in
Druckbehälterdeckel (2) anhebbar und mit Schraub- Reihe geschalteten« Stahldeckeln verschlossen. Beide
stopfen (32) zur Inspektion versehen ist. sind jedoch einstückige Teile, so daß gegenüber der
5. Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, da- Ausbildung mit Fangdeckel und Fangring gemäß der
durch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen Druck- 35 Erfindung größere Gewichte zustande kommen. Vor
behälterdeckel (2), Fangdeckel (12), Fangring (13) allem aber sind die beiden Deckel um mehr als den
und Ankerring (3) Zwischenbleche (27) zur Wärme- Durchmesser des Reaktordruckbehälters voneinander
isolierung angeordnet sind. entfernt. Daraus ergibt sich die Gefahr, daß bei einem
Bersten des inneren Deckels die Bruchstücke so weit 40 beschleunigt werden, daß sie mit ihrer kinetischen
Energie auch den äußeren Decke! zerschlagen.
Priority Applications (5)
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- 1970-09-25 JP JP45083497A patent/JPS5128853B1/ja active Pending
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