DE1955570B2

DE1955570B2 - Metallic inner lining for prestressed concrete pressure vessels

Info

Publication number: DE1955570B2
Application number: DE1955570A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr.-Ing. Meyer; Josef Pfeffer
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1969-11-05
Filing date: 1969-11-05
Publication date: 1973-11-08
Also published as: DE1955570A1; DE1955570C3; BE758223A; CA923722A; NL7015577A; GB1255000A; FR2068978A5; SE378639B

Description

Die Erfindung betrifft eine aus zwei gegeneinander wärmeisolierten metallischen Wänden (Innen- und Außenwand) bestehende Innenauskleidung uines in Spannbetonbauweise hergestellten zylindrischen Druckbehälters großer Abmessungen, z. B. für einen wassergekühlten Kernreaktor, wobei die Innenwand gegenüber der im Betrieb durch Kühlrohre gekühlten Außenwand abgestützt ist.The invention relates to one of two mutually thermally insulated metallic walls (inner and Outer wall) existing inner lining uines made of prestressed concrete cylindrical Pressure vessel of large dimensions, e.g. B. for a water-cooled nuclear reactor, the inner wall is supported against the outer wall cooled by cooling tubes during operation.

Die Wärmeisolierung des Spannbetonimantels bereitet besonders bei Kernkraftwerken mit wassergekühlten Reaktoren konstruktive Schwierigkeiten, da hierbei — im Gegensatz zu gasgekühllea Reaktoren — die Innenwand neben einer erhöhten Korrosionsgefahr auch verhältnismäßig hohen Temperaturen von 300° C und mehr ausgesetzt ist und andererseits die für gasgekühlte Reaktoren möglichen Wärme-Isolierungen unbrauchbar sind. Wegen des hohen Materialpreises von nichtrostendem Stahlblech muß im übrigen die Innenwand möglichst dünn gehalten werden; dies begünstigt andererseits die Möglichkeit des Ausbeulens bei zeitweilig fehlendem Innendruck. Hinzu kommt noch, daß die Innenwand wegen der verhältnismäßig hohen spezifischen Wärmeausdehnungswerte des nichtrostenden Stahls beim Anfahren und Abstellen des Kernreaktors plastischer Verformungen unterliegt, die zum Reißen der Innenwand führen können. Bei einer bekannten doppelwandigeii Innenauskleidung der eingangs beschriebenen Art (deutsche Offenlegungsschrift 1559 254) besteht ebenfalls diese Gefahr, da dort Innen- und Außenwand als glatte Zylinder ausgebildet sind.The thermal insulation of the prestressed concrete shell prepares constructive difficulties, especially in nuclear power plants with water-cooled reactors, because in this case - in contrast to gas-cooled reactors - the inner wall not only increases the risk of corrosion but also relatively high temperatures of 300 ° C and more and on the other hand the thermal insulation possible for gas-cooled reactors are useless. Because of the high material price of stainless steel sheet must otherwise the inner wall should be kept as thin as possible; this, on the other hand, favors the possibility bulging in the event of a temporary lack of internal pressure. In addition, the inner wall because of the relatively high specific thermal expansion values of the stainless steel when starting up and stopping the nuclear reactor is subject to plastic deformations which cause the inner wall to tear being able to lead. In a known Doppelwandigeii inner lining of the type described above (German Offenlegungsschrift 1559 254) there is also this risk, because there is the inner and outer wall are designed as smooth cylinders.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenauskleidung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die beschriebenen konstruktiven Schwierigkeiten vermieden werden und die. daher besonders für Kernkraftwerke mit wassergekühlten Reaktoren geeignet ist.The invention is based on the object of providing an inner lining of the type mentioned at the beginning create, in which the structural difficulties described are avoided and the. therefore is particularly suitable for nuclear power plants with water-cooled reactors.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die ebenfalls im wesentlichen zylindrisch ausgebildete Innenwand aus in axialer Richtung oder quer dazu gewelltem nichtrostenden Stahlblech besteht und daß jede nach innen zu gewölbte Halbwelle nach außen gegenüber dem Betonmantel abgestützt ist, während die übrigen Halbwellen nach außen frei beweglich sind.According to the invention this object is achieved in that the likewise essentially cylindrical formed inner wall consists of corrugated stainless steel sheet in the axial direction or transversely thereto and that each inwardly curved half-wave is supported outwardly against the concrete shell is, while the other half waves are freely movable to the outside.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten und abgestützten Innenwand können die nach außen zu gewölbten, freibeweglichen Halbwellen die im Betrieb auftretende Innendruck- und Wärmebelastung aufnehmen, ohne daß im Blech Stauchungen in zwei Richtungen und damit plastische Verformungen auftreten. In der Innenwand entsteht also nur ein sogenannter einachsiger Spannungszustand, bei dem nichtrostender Stahl, wie an sich bekannt, ein verhältnismäßig hohes, der Berechnung zugängliches plastisches Verformungsvermögen besitzt.In the case of the inner wall designed and supported according to the invention, the can towards the outside arched, freely movable half-waves reduce the internal pressure and heat load that occurs during operation record without compressions in two directions and thus plastic deformations occurring in the sheet metal. In the inner wall there is only a so-called uniaxial stress state in which Stainless steel, as is known per se, a relatively high one that is amenable to calculation possesses plastic deformability.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Innenauskleidung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Abstützung jeder nach innen zu gewölbten Halbwelle der Innenwand nach außen durch mehrere dort anliegende, unter Freilassung von Stoßlücken aneinandergereihte Stahlprofilstücke erfolgt, die an der Innenseite eines mittels radialer Streben an der Außenwand und/oder eines im Spannbetonmantel verankerten kreiszylindrischen metallischen Stützmantels angeschweißt sind.A useful embodiment of the inner lining according to the invention is that the Every inwardly curved half-wave of the inner wall is supported to the outside by several Steel profile pieces lying next to one another, leaving free joint gaps, are carried out, which are attached to the inside of one by means of radial struts on the outer wall and / or one in the prestressed concrete shell anchored circular cylindrical metallic support jacket are welded.

Die Steifigkeit der Innenwand gegen Ausbeulen nach innen, was z. B. bei fehlender Innendruckbelastung auftreten könnte, ist so groß, daß trotz verhältnismäßig geringer Wandstärke besondere Verdübelungen gegenüber dem Spannbetonmantel, um kleinere Beulfelder zu schaffen, nicht erforderlich «ind. Daher bedarf es auch keiner Verankerungen zwischen der Innenwand und den zur Abstützung dienenden Stahlprofilstücken, d. h. es genügt ein bloßes Anliegen im Bereich der abzustützenden Halbwellen.The stiffness of the inner wall against bulging inwards, which z. B. in the absence of internal pressure load could occur is so large that despite a relatively small wall thickness special Dowels opposite the prestressed concrete shell in order to create smaller buckling areas are not required «Ind. Therefore, there is also no need for anchoring between the inner wall and the support serving steel profile pieces, d. H. a mere concern in the area to be supported is sufficient Half waves.

Je nachdem, ob die Innenwand in axialer oder tangentialer Richtung (bei einem stehenden Zylinder also in lotrechter oder waagerechter Richtung) gewellt ist, müssen die zur Abstützung dienenden Stahlprofilstücke gekrümmt oder geradlinig sein. In beiden Fällen verhindern die Stoßlücken zwischen je zwei benachbarten, die gleiche Halbwelle abstützenden Stahlprofilstücken, daß diese beim Aufheizen gestaucht werden.Depending on whether the inner wall is in the axial or tangential direction (in the case of a stationary cylinder i.e. in a vertical or horizontal direction) is corrugated, the steel profile pieces used for support must be used be curved or straight. In both cases, prevent the joint gaps between each two adjacent, the same half-wave supporting steel profile pieces that they are compressed when heated will.

Die Anordnung des kreiszylindrischen metallischen Stützmantels zwischen der Innen- und Außenwand ermöglicht eine zusätzliche Abdichtung für den Fall, daß die Innenwand undicht werden sollte. Außerdem wird die zur Wärmeisolierung zwischen der Innen- und Außenwand erforderliche Isoliermasse durch den Stützmantel von der gewellten Innenwand entfernt gehalten, was größere Möglichkeiten für die Gestaltung der Wärmeisolierung mit sich bringt.The arrangement of the circular cylindrical metallic support jacket between the inner and outer walls allows an additional seal in the event that the inner wall should leak. In addition, the insulation compound required for thermal insulation between the inner and outer walls kept away from the corrugated inner wall by the support jacket, giving greater possibilities for the design of thermal insulation.

Die erfindungsgemäße Innenauskleidung ist nicht nur bei Spannbetondruckbehältern für Kernreaktoren, sondern allgemein bei wärmebeanspruchten Druckbehältern großer Abmessungen, 2. B. für Chemiereaktoren, verwendbar.The inner lining according to the invention is not only used in prestressed concrete pressure vessels for nuclear reactors, but generally in the case of pressure vessels of large dimensions that are subject to high temperatures, 2. B. for Chemical reactors, usable.

In der Zeichnung sind zur Veranschaulichung derIn the drawing are to illustrate the

Erfindung zwei verschiedene Möglichkeiten der Innenauskleidung eines zylindrischen Spannbeton-Druckbehälters mit einer aus gewelltem nichtrostendem Stahlblech bestehenden, im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Innenwand schematisch dargestellt. Es zeigtInvention of two different options for the inner lining of a cylindrical prestressed concrete pressure vessel with one consisting of corrugated stainless steel sheet, essentially cylindrical formed inner wall shown schematically. It shows

F i g. 1 eine Innenwand mit nebeneinander angeordneten Wellen,F i g. 1 an inner wall with side by side Waves,

F i g. 2 eine Innenwand mit übereinander angeordneten Wellen, und zwar jeweils in einem quer zu den Wellen verlaufenden, also waagerechten bzw. lotrechten Teilschnitt.F i g. 2 shows an inner wall with shafts arranged one above the other, in each case in a transverse direction the waves running, i.e. horizontal or vertical partial section.

Die als Wellblechzylinder ausgebildete Innenwand 1 stützt sich an jeder nach innen zu gewölbten Halbwelle durch U-förmige Stahlprofilstücke 2 nach außen ab. Die Stahlprofilstücke 2 sind an der Innenseite eines den Wellbleehzylinder umgebenden, als glatter Zylinder ausgebildeten Stützmantels 3 aufgeschweißt, der seinerseits mittels auf seiner Außenseite aufgeschweißter radialer Streben 4 an der Außenwand 5 und in dem diese umgebenden Spannbetonmantel 6 verankert ist.The inner wall 1, designed as a corrugated iron cylinder, is supported on each one that is curved inwards Half-wave through U-shaped steel profile pieces 2 to the outside. The steel profile pieces 2 are on the inside a support jacket 3, which surrounds the corrugated sheet metal cylinder and is designed as a smooth cylinder, is welded on, which in turn by means of welded on its outside radial struts 4 on the Outer wall 5 and in the prestressed concrete jacket 6 surrounding it is anchored.

Der Raum zwischen dem Stützmantel 3 und der Außenwand 5 ist mit einer wärmeisolierenden Masse 7 ausgefüllt, die auch zur Übertragung des im Reaktorbetrieb auftretenden Innendrucks von der Innenwand 1 auf die Außenwand 5 und damit auf den Spannbetonmantel 6 dient. Die trotzdem noch auf die Außenwand 5 übergehende Restwärme wird durch ein Kühlmittel abgeführt, das durch auf die Außenwand 5 aufgeschweißte und diese schraubenförmig umgebende Kühlrohre 8 fließt.The space between the support jacket 3 and the outer wall 5 is thermally insulating Completed mass 7, which is also used to transfer the internal pressure occurring during reactor operation from the Inner wall 1 on the outer wall 5 and thus on the prestressed concrete jacket 6 is used. Still On the outer wall 5 passing residual heat is dissipated by a coolant, which by on the Outer wall 5 welded on and this helically surrounding cooling tubes 8 flows.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Made of two mutually thermally insulated metallic walls (inner and outer wall) existing inner lining of a cylindrical pressure vessel manufactured using prestressed concrete large dimensions, e.g. B. for a water-cooled nuclear reactor, the inner wall is supported against the outer wall cooled by cooling tubes during operation, thereby characterized in that the inner wall which is also essentially cylindrical (1) Uüd consists of stainless steel sheet corrugated in the axial direction or at right angles to it that each inwardly curved half-wave is supported outwardly against the concrete casing (6) is, while the other Halbwelien are freely movable to the outside.

2. Inner lining according to claim 1, characterized in that the support each inwardly curved half-wave of the inner wall (1) to the outside through several adjacent there, steel profile pieces (2) strung together, leaving free joint gaps, which on the inside of one by means of radial struts (4) on the outer wall (5) and / or one in the Prestressed concrete jacket (6) anchored circular cylindrical metallic support jacket (3) welded are.