DE2908338B2 - Biologische Abschirmung - Google Patents
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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 (3)
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.
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