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DE2261034A1 - Kernreaktoranlage - Google Patents

Kernreaktoranlage

Info

Publication number
DE2261034A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
segments
nuclear reactor
plant according
reactor plant
pressure vessel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2261034A
Other languages
English (en)
Inventor
Axel Jungmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE2261034A priority Critical patent/DE2261034A1/de
Priority to AT996773A priority patent/AT342728B/de
Priority to NL7316437A priority patent/NL7316437A/xx
Priority to BE138682A priority patent/BE808423A/xx
Priority to FR7344257A priority patent/FR2210802B1/fr
Priority to CA188,039A priority patent/CA1009385A/en
Priority to GB5787873A priority patent/GB1422839A/en
Priority to JP48141140A priority patent/JPS4987993A/ja
Priority to CH1749973A priority patent/CH564246A5/xx
Publication of DE2261034A1 publication Critical patent/DE2261034A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J13/00Covers or similar closure members for pressure vessels in general
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C13/00Pressure vessels; Containment vessels; Containment in general
    • G21C13/02Details
    • G21C13/06Sealing-plugs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Description

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 965 682 ist eine Kernreaktoranlage mit einem Druckwasserreaktor bekannt, bei dem der Reaktordruckbehälter aus Spannbeton hergestellt ist. Lediglich der Deckel besteht aus Stahl. Er ist mit Hilfe von Stahlstützen gegen einen Stahlbetonring abgestützt, der auf dem Spannbetonbauwerk aufliegt und mit diesem über Längsspannglieder verankert ist.
Die Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einer Kernreaktoranlage, bei der der Reaktordruckbehälter einen Deckel aufweist, der von einem den Deckel umgebenden Betonbauwerk gehalten wird. Bei der Erfindung geht es jedoch nicht um einen aus Spannbeton bestehenden Reaktordruckbehälter. Die Erfindung hat vielmehr das Ziel, eine besonders wirksame Berstsicherung zu schaffen, d.h. eine Kapselung des Reaktordruckbehälters, die Bruchstücke beim Bersten auffängt. %
Die erfindungsgemäße Kernreaktoranlage ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Stahldeckel des aus Stahl bestehenden.Reaktordruckbehälters ein Fangring zugeordnet ist, der an dem dort in Segmente unterteilten Betonbauwerk abgestützt ist.
Bei der neuen Kernreaktoranlage wird das üblicherweise nur zur Strahlenabschirmung vorgesehene Betonbauwerk zum Aufbau der Berstsicherung herangezogen. Die Unterteilung in Segmente ermöglicht in diesem Zusammenhang den Abbau von Stößen, die sonst beim Bersten z.B. des Reaktordruckbehälters entstehen, in einem bei Verwendung von Beton bisher nicht, erreichten Maße. Durch die Unterteilung ergibt sich nämlich eine begrenzte Beweglichkeit großer Betonmassen, die beim Bersten zu beschleuni-
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gen sind und dadurch das dynamische Verhalten der Berstsicherung günstig beeinflussen. Insgesamt wird die Sicherheit der Kernreaktoranlage wesentlich vergrößert, so daß sie auch in relativ dicht besiedelten Gebieten errichtet werden kann.
Besonders günstig läßt sich die Erfindung mit einer Anordnung verwirklichen, bei der die Segmente entgegen einer Vorspannung beweglich sind. Die Vorspannung kann im Betrieb eine ständige Druckkraft auf den Druckbehälter ausüben. Dadurch können die Beanspruchungen des Primärkreislaufes gesenkt werden. Außerdem kann man auf diese Weise vermeiden, daß bei Brüchen große Austrittsquerschnitte im Reaktordruckbehälter entstehen, weil die Teile auch eines mit einem Umfangriß unterteilten Druckbehälters aufeinandergepreßt bleiben.
Besonders günstig ist es, wenn die Segmente im Vertikalschnitt rechtwinklig sind. In dieser Gestalt entsprechen sie den bisher üblichen Gebäudekonzepten von Reaktoranlagen, so daß am bewährten Gesamtaufbau nichts Wesentliches geändert werden muß. Die Segmente können ferner mit ihrem dem Fangring abgekehrten Ende an starren, insbes. zylindrischen Bauwerksteilen gelenkig gelagert werden. Hierdurch entsteht eine Konstruktion, die günstige Unterbringungsmöglichkeiten für weitere Komponenten der Reaktoranlage bietet. Die Segmente können auch von einer starren Säule durchsetzt werden. Mit dieser Säule, gegebenenfalls auch mit mehreren, können oberhalb der Segmente liegende Teile der Kernreaktoranlage, z.B. die Lademaschine, so abgestützt werden, daß sie nicht an Bewegungen der Segmente teilnehmen.
In den Segmenten können ferner Durchbrechungen für Komponenten des Reaktorkühlkreises, insbes. für Dampferzeuger, vorgesehen sein, die eine besonders große Höhe erfordern. Dabei kann man solchen Komponenten zusätzliche Berstsicherungen zuordnen, die ihrerseits an den Segmenten befestigt sind. Kleinere Komponenten, z.B. Hauptkühlmittelpumpen, können an den Segmenten hängend befestigt werden, um wärmebedingte Auagleichs-
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bewegungen zu ermöglichen.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die unterhalb der Segmente liegenden Teile des Betonbauwerkes mit einer den Reaktordruckbehälter insbesondere zylindrisch umgebenden Berstsicherung als steife Zelle ausgebildet sind. Diese Bauweise, bei der die steife Zelle auch zur Abstützung von weiteren Primärkreiskomponenten sowie zu deren Berstsicherung günstig herangezogen werden kann, unterscheidet sich deshalb von den bisherigen Vorstellungen, weil man glaubte, Elemente von Berstsicherungen müßten im Hinblick auf Berstkräfte von anderen Gehäudeteilen möglichst getrennt werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer Kernreaktoranlage mit Druckwasserreaktor beschrieben, das in zwei zueinander rechtwinkligen Schnitten gezeichnet ist.
Mit 25 ist die aus Stahl bestehende kugelförmige Sicherheitshülle bezeichnet, die auch bei einem Unfall alle radioaktiven Stoffe einschließen soll. Die Stahlhülle 25 darf daher nicht beschädigt werden. Zum Schutz gegen das Auftreffen von Bruchstücken der Reaktoranlage ist der stählerne Reaktordruckbehälter 1 in einer Reaktorgrube untergebracht, die von einem massiven Betonbauwerk 2 umschlossen ist. Das Betonbauwerk ist im Bereich des Reaktordruckbehalters 1 im wesentlichen ein Zylinder, der bis in die Höhe des stählernen Reaktordruckbehälterdeckels la reicht. Der obere Rand des Zylinders ist mit 3 bezeichnet.
Wie man sieht, ist der Deckel la von im Querschnitt· rechtwinkligen Betonsegmenten 9 umgeben, gegen die ein über dem Deckel la sitzender Pangfing 7 mit Pendelstützen 8 abgestützt ist. Die Abmessungen der Stützen 8, des Fangringes 7 und des Reaktordruckbehalters 1, der über einen unteren Stützring'Ib ' auf -dem Beton 2 aufsitzt, sind so gewählt, daß mindestens bei
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der durch betriebsmäßige Erwärmung verursachten Ausdehnung dea Druckbehälters 1 eine Druckvorspanhung auf den Druckbehälter ausgeübt wird. Gleichzeitig werden die Segmente 9 des unterteilten Betonbauwerkes angehoben, wobei stählerne Spannglieder 9a unter Zug-Vorspannung gesetzt werden.
Beim Ausführungsbeispiel sind vier Segmente 9 auf beiden Seiten dea Reaktordruckbehälters 1 gleichmäßig verteilt vorgesehen. Die Segmente 9 sind bei 10 an einem geschlossenen Zylinder 6 gelenkig abgestützt, der ebenfalls aus Beton besteht und über weitgehend horizontale Wände 5 und 4 mit dem Betonzylinder 2 verbunden iat. Im Bereich der gelenkigen Lagerung 10 kann man Vorspannmittel 11 vorsehen, die die für die Funktion eines Betongelenks notwendige Längekraft erzeugen, wenn im kalten Betriebszustand dea Reaktordruckbehälters nur Querkräfte,aber keine Längakräfte im Lager 10 vorhanden sind.
Durch die Segmente 9 ragen vier Säulen 13, die die Träger 12 einer mit dem Betonbauwerk 2 starr verbundenen Bühne tragen.
Zum Primärkühlkreis des Reaktordruckbehälters gehören Hauptkühlmittelpumpen 14 und Dampferzeuger 15, die bei der Erfindung ebenfalls berstsicher gekapselt sind. Für die Pumpen 14 ergibt sich die berstsichere Abschirmung durch die Abdeckung mit Hilfe der im Querschnitt rechtwinkligen Betonsegmente 9, an denen die Hauptkühlmittelpumpen hängend befestigt sind.
Die Dampferzeuger 15 ragen dagegen durch öffnungen in den Segmenten 9· Sie sind ihrerseits mit einer z.B. aus Betonteilen aufgebauten druckfeaten Abschirmung 20 umgeben, die über Stahlkappen 21 mit den Segmenten 9 verspannt ist. Eine ähnliche Abschirmung 22 kann unterhalb der Segmente 9 vorgesehen und mit Spanngliedern 16 umgeben sein, damit ein Bersten eines Dampferzeugers 15 nicht zu Schäden an benachbarten Kühlmittelleitungen führt. Die Spannglieder 16 können so bemessen sein, daß sie durch die Bewegung der Segmente 9 erst
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nach einem bestimmten Öffnen der Fuge am Rand 3 belastet werden und dann die Spannseile 9a entlasten.
Beim Ausführungsbeispiel ist für den Dampferzeuger 15 auf der rechten Seite noch eine Berstsicherung 18 der zu diesem führenden Hauptkühlmittelleitung gezeichnet, die mit dem Zwischenboden 4 verspannt ist. Ein Anschlag 19 kann Bewegungen des Dampferzeugers 15 beim Brechen dieser Hauptkühlmittelleitung begrenzen.
Die linke Seite der Figur zeigt, daß. die Berstsicherung 18 auch für den Fall vorgesehen werden kann, daß die Leitung 26 selbst unterhalb des Dampferzeugers 15 in einem besonderen Raum verläuft. Dieser Raum kann auch von einer Ausnehmung 17 in der Zwischendecke 4 gebildet sein.
Beim Ausführungsbeispiel bilden die Gebäudeteile 2, 4 und 5 eine steife Zeile, mit der der Zylinder 6 als äußerer Trümmerschutz starr verbunden ist.
12 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (12)

  1. - 6 - VPA 72/9494
    Patentansprüche:
    'Il Kernreaktoranlage, insbesondere mit einem Druckwasaer-Reaktor, mit einem Reaktordruckbehälter, dessen Deckel über Stützen von einem den Deckel umgebenden Betonbauwerk gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stahldeckel (la) des aus Stahl bestehenden Reaktordruckbehälters (1) ein Fangring zugeordnet ist, der an dem dort in Segmente (9) unterteilten Betonbauwerk abgestützt iat.
  2. 2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (9) entgegen einer Vorspannung.beweglich gelagert sind.
  3. 3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch im Vertikalschnitt rechtwinklige Segmente (9)·
  4. 4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (9) mit ihrem dem Fangring (7) abgekehrten Ende an starren, insbesondere zylindrischen Bauwerksteilen (6) gelagert sind.
  5. 5. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente von einer starren Säule (13) durchsetzt werden.
  6. 6. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß in den Segmenten (9) Durchbrechungen für Komponenten des Reaktorkühlkreises, insbesondere Dampferzeuger (13), vorgesehen sind.
  7. 7. Kernreaktoranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Komponenten Beratsicherungen (20, 21, 22) zugeordnet sind, die an den Segmenten (9) befestigt sind.
  8. 8. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Segmenten (9) einzelne
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    Komponenten, insbesondere Hauptkühlmittelpumpen (14) hängend befestigt sind.
  9. 9. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da- ' , durch gekennzeichnet, daß die unterhalb der Segmente (9) liegenden Gebäudeteile (4,5) mit einer den Reaktordruckbehälter (l) umgebenden zylindrischen Berstsicherung (2) als steife Zelle ausgebildet sind.
  10. 10. Kernreaktoranlage nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß auf der steifen Zelle Primärkreiskomponenten (15) abgestützt sind.
  11. 11. Kernreaktoranlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärkreiskomponenten (14,15,26) unterhalb der Segmente (9) mit einer Berstsicherung (18r22) versehen sind, die an der steifen Zelle verankert ist.
  12. 12. Kernreaktoranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerung (16) nach einem bestimmten Weg der Segmente (9) eine Kraft auf diese ausübt.
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    L e e r s e i t e
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