DE2908338B2

DE2908338B2 - Biologische Abschirmung

Info

Publication number: DE2908338B2
Application number: DE2908338A
Authority: DE
Inventors: Olle Västeraas Eriksson
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-03-03
Publication date: 1981-05-27
Also published as: DE2908338C3; SE410665B; JPS54125390A; US4292134A; DE2908338A1; SE7802489L

Description

Die Erfindung betrifft eine biologische Abschirmung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Abschirmung ist bekannt aus der DE-OS 22 29 287.

Dadurch, daß eine solche biologische Abschirmung mit einer thermischen Isolierung versehen wird, kann der Reaktorbehälter ohne eine direkt an ihm anliegende Isolierung ausgeführt werden, wodurch er zu Kontrollzwecken leicht zugänglich wird.

Bei der aus der DE-OS 22 29 287 bekannten biologischen Abschirmung sind eine größere Anzahl von vertikal verlaufenden Rippen vorhanden, die in gleichmäßiger Verteilung über den Umfang am Betonkörper befestigt sind und den hohlzylindrischen Luftspalt annähernd vollständig überbrücken. Die wärmeisolierende Schicht besteht aus vertikalen Streifen, die zwischen den Rippen angeordnet sind. Dabei entsteht ein Spalt sowohl zwischen der Betonwand und der wärmeisolierenden Schicht als auch zwischen dem

ίο Druckbehälter und der wärmeisolierenden Schicht Diese beiden Spalträume können von Kühlluft durchströmt werden. Für die Herstellung des Betonkörpers müssen in üblicher Weise Stützkonstruktionen verwendet werden. Ein tangentialer Ausgleich von Temperaturdifferenzen an der inneren Betonkörperwand findet nur im begrenzten Umfange statt.

Aus der DE-OS 25 44 C54 ist ebenfalls ein Druckbehälter für einen Kernreaktor bekannt, der mit einer wärmeisolierenden Schicht umgeben ist, wobei ein hohlzylindrischer Luftspalt zwischen dem Druckbehälter und der wärmeisolierenden Schicht gebildet wird. Mindestens ein axialer Abschnitt dieser wärmeisolierenden Schicht ist rotierbar um den Druckbehälter ausgebildet. Die nicht rotierenden axialen Abschnitte der Isolierstoffhülle sind auf ihrer Außenseite mit einem Mantel versehen.

Aus der DE-AS 22 26 574 ist ein Kernreaktor mit einer biologischen Abschirmung bekannt bei der in dem Spaltraum zwischen dem Betonkörper und dem

jo Druckbehälter ein rotierbarer Zylinder aus Isolierbeton angeordnet ist. Dieser Zylinder ist von einer Blechkapsel allseitig umgeben. Zur Kühlung des Betonkörpers sind in diesem spiralförmig Kühlrohre angeordnet, wobei die Achse der Spirale mit der Längsachse des Druckbehälters zusammenfällt. Es ist auch möglich, diese Kühlrohrspirale auf der Außenseite der Blechkapselung des Isolierbetonzylinders aufzuschweißen. Als Kühlmittel für eine solche Kühlspirale kann praktisch nur ein flüssiges Kühlmittel verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine biologische Abschirmung der eingangs genannten Art zu entwickeln, welche die Herstellung des Betonkörpers erleichtert, einen guten Temperaturausgleich in Umfangsrichtung des Betonkörpers ermöglicht und eine einfache und sichere Befestigung der wärmeisolierenden Schicht ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei der biologischen Abschirmung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Das gemäß der Erfindung zur Befestigung der wärmeisolierenden Schicht verwendete Futter stellt insbesondere zusammen mit den am Futter festgeschweißten Wänden der vertikalen Kühlkanäle eine stabile Konstruktion dar, die beim Gießen des Betonkörpers als Gießform dienen kann. Durch die Luftkühlung und das in Umfangsrichtung verlaufende metallische Futter wird zugleich ein guter Temperaturausgleich des Betonkörpers in Umfangsrichtung erreicht. Dadurch, daß gemäß der Erfindung die Isolierung an einem metallischen Futter befestigt ist, das seinerseits an den hohlzylindrischen Betonkörper der biologischen Abschirmung festgegossen ist, kann die

ί>5 Isolierung auch dann schneller und sicherer montiert werden, als an einer biologischen Abschirmung, die nur aus Beton besteht, wenn das Isoliermaterial nicht in Blechkästen eingekapselt ist, sondern aus Isolierplatten

besteht Diese können dann gegen das Futter des biologischen Schirms gelegt werden und mit Hilfe durchgehender Zugorgane gegen das Futter gedrückt werden. Die Kühlkanäle reduzieren die thermische Beanspruchung des Betons der biologischen Abschirmung, wobei die Fähigkeit der Abschirmung, einem Wärmeschock, beispielsweise bei ein-.-m auftretenden Rohrbruch, standzuhalten, größer wird. Dadurch, daß die KUhlkanäle aus Metall, wie beispielsweise Stahlblech, hergestellt und am Futter festgeschweißt si<:d, wird der Wärmetransport in tangentialer Richtung erleichtert, so daß in dieser Richtung keine großen Temperaturunterschiede auftreten.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine biologische Abschirmung nach der Erfindung im Axialschnitt längs der Linie I-1 in F i g. 2 in einem Aufbaustadium, in welchem die Wärmeisolierung noch nicht montiert ist,

F i g. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie II—II in Fig. 1,

F i g. 3 ein entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung verwendetes Futtersegment in radial nach innen gerichteter Ansicht,

Fig.4 das Futtersegment gemäß Fig.3 im Querschnitt,

F i g. 5 im Horizontalschnitt die Verbindung zv ischen zwei benachbarten Futtersegmenten,

F i g. δ einen Ausschnitt aus einem Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 1 in detaillierterer Darstellung, nachdem die biologische Abschirmung mit der Wärmeisolierung versehen worden ist.

In den Figuren bezeichnet 1 einen mit vertikaler Längsachse ausgeführten, im wesentlichen hohlzylindri- J5 sehen Betonkörper, der auf einem nicht gezeigten Fundament ruht und einen Reaktordruckbehälter 2 umschließt und trägt. Ein Futter 3 aus Stahlblech ist am Betonkörper fest angegossen und mit im wesentlichen vertikalen Kühlkanälen 4 versehen, von denen jeder eine Einlaßöffnung 5 und eine Auslaßöffnung 6 für Kühlluft hat. Das Futter 3 ist aus fünf Ringen zusammengesetzt, deren vertikale Abmessungen die Größe a, b, c, c/bzw. e haben und deren obere Stirnseiten in den Horizontalebenen A, B. C, D bzw. E liegen, welche den Grenzen der einzelnen Etappen beim Gießen des Betonkörpers 1 entsprechen. Jeder Ring besteht aus mehreren ringsektorförmig ausgebildeten Futtersegmenten, wie beispielsweise die mit der Breite g ausgebildeten Segmente 7 und 8. Ein einzelnes so Futtersegment 8 ist in den F i g. i und 4 dargestellt. An dem Futtersegment sind zwei Kanalwandabschnitte 9 und 10 angeschweißt, die zusammen mit dem Futtersegment und einem dritten Kanalwandabschnitt 11 ein entsprechendes Stück eines Kühlkanals 4 bilder.. An den Kanalwandabschnitten 9 und 10 sind mehrere Befestigungseisen 12 festgeschweißt, die in den Betonkörper 1 eingegossen werden. Das Futtersegment 8 ist mit einer angeschweißten Verbindungsplatte 13 versehen, die öffnungen für Verbindungsbolzen hat.

Da eine Kondensation im Kanal 4 nicht vermieden werden kann, ist es wichtig, daß der Kanal rostschutzbehandelt ist. Es nützt wenig, zu diesem Zweck für die Kanalwände galvanisiertes Blech zu verwenden, da der Zinkbelag in der Nähe der Schweißnähte zerstört werden würde. Es ist ebenfalls schwierig, eine zuverlässige Rostschutzbehandlung der Innenflächen des Kanals 4 durch Bestreichen oder Aufspritzen von Rostschutzmitteln zu erreichen. Die Futtersegmente 7 erhalten daher so kleine Abmessungen, daß sie durch Eintauchen in ein Zinkbad von normal vorkommender Größe warmverzinkt werden können.

Die zu den zwischen den Niveaus A und B liegenden Futtersegmenten gehörenden Kanalabschnitte sind an ihren unteren Enden an mehrere flache Sammel- und Verteilungskästen 13 angeschlossen, die auf einer horizontalen, gefütterten Fläche eines ringförmigen Ansatzes 14 am Betonkörper 1 ruhen. Von jedem der Kästen 13 gehen zwei vertikal gerichtete Ablaßrohre 15 ab. Sämtliche Ablaßrohre 15 sind an der Außenseite eines in einer Horizontalebene liegenden Stahlringes 16 angebracht, der von mehreren an einem Futterabschnitt des Ansatzes 14 befestigten Stahlkonsolen 17 getragen wird

Die biologische Abschirmung ist mit acht Auslaßöffnungen 18 versehen, durch die bei einem angenommenen Rohrbruch Dampf von dem hohlzylindrischen Spalt zwischen dem Reaktorbehälter und der biologischen Abschirmung eingelassen wild. An jeder Auslaßöffnung sind die benachbarten Futtersegmente mit angeschweißten, in Radialebenen liegendenBlechteilen versehen, die zum Festsetzen eines Rahmens für die Auslaßöffnungen dienen.

Um 90° am Umfang gegeneinander versetzt sind vier oben schmale und unten breitere Schlitze 19 im Futter 3 angebracht, um einen Druckbehälter ohne Behinderung durch das Futter montieren zu können. Dabei werden Tankstutzen zur Notkühlung, für Speisewasser und zur Abschaltkühlup.g, die mit den Rohrleitungen durch die entsprechenden Durchführungen 20, 21 und 22 verbunden werden müssen, durch die Schlitze 19 nach unten geführt, wenn der Reaktordruckbehälter 2 in den als biologische Abschirmung dienenden Betonkörper 1 eingelassen wird. Die Durchführungen 20,21 und 22 sind an einer Stahlplatte 23 befestigt, die in den Betonkörper 1 eingegossen ist und die hinsichtlich ihrer Breite und Höhe im wesentlichen einem Schlitz 19 entspricht.

Unmittelbar nebeneinander angeordnete Futtersegmente werden mit Hilfe einer vertikal angeordneten Profilschiene 24 miteinander verbunden, indem sie gegen diese Schiene mit Hilfe mehrerer quadratischer Scheiben 25 gepreßt werden, von denen jede mit einem durchgehenden Bolzen 26 und zugehöriger Mutter 26' versehen ist (Fig.5 und 6). Die Mutter 26' wird vorzugsweise mit einem Hut 26" versehen, damit kein Beton ins Gewinde gelangt, wenn der Betonkörper 1 gegossen wird. Nach dem Gießen wird der Bolzen 26 durch ein zum Festhalten der Wärmeisolierung geeignetes, zugkraftübertragendes Organ ersetzt. Alternativ kann man den ursprünglichen Bolzen beibehalten, wenn dieser mit einer Befestigung für eine mit Gewinde versehene Hülse ausgebildet ist, in die ein Bolzen zur Befestigung der Wärmeisolierung eingeschraubt werden kann, wie es beispielsweise F i g. 6 zeigt.

Durch die in den F i g. 5 und 6 gezeigte Art der gegenseitigen Befestigung der Futtersegmente 7 erhält man eine große Verstellbarkeit, so daß die Herstellung der Segmente mit relativ geringer Genauigkeit erfolgen kann.

Die in den Figuren gezeigte biologische Abschirmung ist durch ein wärmeisolierendes Materia! 27 wärmeisoliert, das in mehreren im wesentlichen parallelepipedförmig ausgebildeten Blechkasten 28 eingekapselt ist. Außerdem sind am Beton zwischen der Profilschiene 24 und dem Kühlkanal 4 wärmeisolierende Platten 34 angeordnet. Die Blechkasten 28 sind in tangentialer

Richtung etwas kleiner als die entsprechenden Futtersegmente 7. In einem wärmeisolierten Zwischenraum 30 /wischen zwei benachbarten Blechkästen 28 befindet sich eine Zugvorrichtung 29, die an der zum Futter gehörenden Profilschiene 24 befestigt ist und mit der eine versteifende Abdeckplatte 32 radial nach außen gegen die beiden benachbarten Blechkästen gedrückt wird. In axialer Richtung sind mehrere Blechkasten übereinander angeordnet, wobei jeder stark genug ausgebildet sein muß, um das Gewicht der über ihm liegenden Blechkästen tragen zu können. Die tangentia-Ie Länge des Zwischenraumes 30 kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden, so daß auch die Kästen 28 nur mit geringer Genauigkeit gefertigt zu werden brauchen. Die Zugvorrichtung 29 hat eine Gelenkverbindung 33 wodurch eine gegenseitige vertikale Verschiebung der Endpunkte der Zugvorrichtung infolge Temperaturunterschiede stattfinden kann, ohne daß die Zugvorrichtung durch Biegespannungen beansprucht wird.

Die in den Figuren gezeigte Ausführungsform kann im Rahmen des offenbarten Erfindungsgedankens vielfach variiert werden. Beispielsweise kann anstelle der Blechkasten 28 wärmeisolierendes Material in Form von Isolierplatten verwendet werden, die gegen das Futter des biologischen Schirms gelegt werden und mit Hilfe einer großen Anzahl durchgehender radial gerichteter Zugorgane gegen das Futter gedrückt werden, wobei die Zugorgane von einem am Futter anliegenden Rahmen ausgehen, der mit mehreren der eingegossenen Muttern 26' am Futter befestigl ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Biologische Abschirmung, die einen Druckbehälter in einem Kernreaktor umschließt und aus einem im wesentlichen hohlzyiindrischen, mit vertikaler Längsachse angeordneten Betonkörper besteht, der auf der Innenseite mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen ist, die zusammen mit der Außenseite des Druckbehälters einen im wesentlichen hohlzylindrischen Luftspalt abgrenzt, wobei die wärmeisolierende Schicht an einer radial nach innen gerichteten Fläche befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierende Schicht (28) an einem metallischen Futter (3) befestigt ist, welches an der Innenwand des Betonkörpers (1) festgegossen ist, daß in an sich bekannter Weise längs des überwiegenden Teüs der Höhe des Betonkörpers (1) verlaufende Kühlkanäle (4) für die biologische Abschirmung vorhanden sind, die radial außerhalb des Futters (3) angeordnet sind und aus metallischen, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Betonkörper (1) stehenden Kanalwänden (9, 10, 11) bestehen, und daß diese Kanalwände (9, 10,11) vertikal verlaufen und am Futter (3) befestigt sind.

2. Biologische Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisolierende Schicht zum größten Teil aus wärmeisolierendem Material (27) besteht, welches in mehrere im wesentlichen als Parallelepipede ausgebildeten Blechkästen (28) eingekapselt ist, die übereinander und tangential nebeneinander angeordnet sind, wobei in tangentialer Richtung benachbarte Blechkästen durch einen Zwischenraum (30) voneinander getrennt sind, der wärmeisolierendes Material enthält und mittels einer in einer Vertikalebene angeordneten Abdeckplatte (32) verschlossen ist, welche Abdeckplatte mit Hilfe mehrerer an dem Futter (3) befestigter und in dem Zwischenraum (30) angeordneter Zugvorrichtungen (29) ,gegen die Blechkästen preßbar ist.

3. Biologische Abschirmung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (3) zum größten Teil aus mehreren, im wesentlichen als Ringsektoren ausgebildeten Futtersegmenten (7) besteht, von denen sich jedes über weniger als V|_U des Futterumkreises erstreckt und eine Höhe aufweist, die kleiner als die vertikale Länge des Futters ist, wobei an jedem Segment (7) Kanalwandabschnitte (9, 10) angeschweißt sind, die zu wenigstens einem der Kühlkanäle (4) gehören und die gleiche vertikale Länge wie das zugehörige Futtersegment aufweisen, und daß die Futtersegmente mit den zugehörigen Kanalabschnitten korrosionsfest gemacht sind.