DE1094433B - Zerlegbare Strahlenschutzwand, insbesondere fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine zerlegbare Strahlenschutzwand, insbesondere für Kernreaktoren, die ohne Verwendung von Mörtel od. dgl. aus Bausteinen mit Hilfe lösbarer metallischer Verbindungsmittel zusammengesetzt ist. Dabei betrifft die Erfindung eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Strahlenschutzwand hinsichtlich ihrer Festigkeit und Sicherheit.

Strahlenschutzwände, die in an sich bekannter Weise nach dem Baukastenprinzip mörtellos aus Bausteinen oder anderen Bauelementen aufgebaut sind, haben den Vorteil, daß der Reaktor in seinem Aufbau jederzeit verändert werden kann und daß er ohne große Schwierigkeiten teilweise oder ganz abgebaut werden kann. Die in dieser Weise erstellten Reaktoren sind billiger, können vielseitiger verwendet werden und sind vor allem dann vorteilhaft, wenn Reparaturarbeiten einen teilweisen Abbau des Strahlenschutzes notwendig machen, z. B. beim Auftreten von schadhaften Stellen in der Strahlenschutzwand.

Die verwendeten Bauelemente sind meist Formsteine aus Baryt-Beton, gewöhnlichem Beton oder Naturstein. Die Verbindung dieser Bausteine untereinander bereitet bisher große Schwierigkeiten. Wenn z. B. die Bausteine mit Zementmörtel verbunden werden, so fallen die wichtigsten Vorteile, die der Aufbau aus Bausteinen bietet, fort, weil die Bausteine nicht mehr voneinander lösbar sind. Wenn die Bausteine miteinander verschraubt oder sonstwie festgezogen werden, besteht die Gefahr, daß einzelne Bausteine infolge von Wärmespannungen, die sich beim Reaktorbetrieb ergeben, springen, wodurch die Strahlenschutzwand unbrauchbar wird und ausgebessert werden muß. Wenn die Strahlenschutzwand deswegen aus Natursteinen aufgebaut ist, weil der Beton Temperaturen über 100° C nicht erträgt, ist die Verbindung der Bausteine durch Mörtel ganz ausgeschlossen, und es bleibt bisher nur die Möglichkeit, die Bausteine zu verschrauben oder zu verspannen, nachdem es sich als undurchführbar erwiesen hat, die Bausteine lose nebeneinanderzulegen und aufeinanderzuschichten, ohne sie miteinander zu verbinden. Im übrigen hat es sich gezeigt, daß die Fugen zwischen den Bausteinen trotz sorgfältigster Bearbeitung meist noch groß genug sind, um eine unerwünscht große Strahlenmenge hindurchtreten zu lassen. Man hat zwar schon versucht, die Fugen mit Blei auszugießen, aber es hat sich gezeigt, daß dieser Verguß nicht mit Sicherheit so durchführbar ist, daß keine freie Stellen mehr bleiben. Jedenfalls ist das Vergießen mit Blei dann ganz ausgeschlossen, wenn Reaktoren mit solchen Temperaturen betrieben werden, daß sich die Strahlenschutzwand über den Schmelzpunkt von Blei hinaus erhitzt.

Zerlegbare Strahlenschutzwand,
insbesondere für Kernreaktoren

Anmelder:

Dolerit-Basalt Aktiengesellschaft,
Köln, Neumarkt 39

Werner Gottschalk, Köln-Marienburg,
ist als Erfinder genannt worden

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese

so Nachteile zu überwinden.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Verbindungsmittel metallische Dübelleisten dienen, die in einander gegenüberliegenden Nuten in den Lagerflächen der Bausteine formas schlüssig eingreifend in Längsrichtung der Wand durchlaufen und sich, z. B. in kamm- oder leiterartiger Ausbildung, mit Querstegen in entsprechenden Quernuten derart verankern, daß sie in Längsrichtung der Wand auftretende Zugspannungen aufnehmen können.

Auf diese Weise werden Spannungen zwischen und in den Bausteinen auch bei Erwärmung vermieden, wenn das Spiel zwischen den Dübelleisten und den Nuten od. dgl. groß genug gewählt ist.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß im allgemeinen Hochbauwesen das Verbinden von Bausteinen mittels metallischer Dübel mit Querstegen oder mittels längs durchlaufender Dübelleisten bekannt ist. Diese bekannten Verbindungen haben aber den Nachteil, daß die in Längsrichtung der Wände auftretenden Zugspannungen entweder überhaupt nicht aufgenommen werden können oder aber durch die Bausteine selbst aufgenommen werden müssen. Für den Aufbau von Strahlenschutzwänden aus Bausteinen eignen sich die genannten Verbindungsverfahren jedenfalls nicht, weil Strahlenschutzwände einerseits zur Aufnahme von Zugspannungen geeignet sein müssen, andererseits diese Zugspannungen aber nicht von den Bausteinen aufgenommen werden dürfen. Dies deswegen, weil die Bausteine unter der Einwirkung von Zugspannungen springen oder brechen können, wodurch die Strahlenschutzwand undicht werden würde.

Bei der erfindungsgemäßen Strahlenschutzwand kann die Form der Nuten und die entsprechende

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Form der Dübelleisten beliebig sein, sofern nur gewährleistet ist, daß eine Verschiebung zweier benachbarter Bausteine gegeneinander durch jeweils eine Dübelleiste in wenigstens zwei Richtungen verhindert wird, und weiter gewährleistet ist, daß erhebliche Zugspannungen nicht in den Bausteinen, sondern nur in den Dübelleisten auftreten. Als besonders vorteilhaft haben sich Nuten und als Dübelleisten Verbindungselemente in Form von »Leitern« erwiesen. Wenn die Verbindungselemente aus Stahl hergestellt sind, ergibt sich zusätzlich zu der mechanischen Sicherung auch noch ein hinreichender Strahlenschutz in den Fugen zwischen den Bausteinen, der genügend wärmefest ist und keine besonderen Kosten verursacht.

Liegt die Aufgabe vor, eine Strahlenschutzwand gemäß der Erfindung mit einer Parallelwand zu verbinden, so empfiehlt es sich, kammartige Dübelleisten vorzusehen, die in entsprechenden Nuten in den Lagerflächen der Bausteine liegen und deren Querstege mit der Parallelwand fest verbunden sind.

Die in den Lagerfugen horizontal liegenden metallischen Dübelleisten ergeben eine gute Sicherung des Strahlenschutzes zwischen den Bausteinen. In gleicher Weise können auch die vertikalen Stoßfugen mit einem Strahlenschutz versehen werden, indem die Bausteine auch an den Stoßflächen mit quer zur Strahlenrichtung verlaufenden, einander gegenüberliegenden Nuten versehen und in diese Nuten ebenfalls metallische Dübelleisten eingeschoben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher beschrieben.

In der Zeichnung ist eine Strahlenschutzwand dargestellt, bei der nebeneinander- und übereinanderliegende Reihen von Bausteinen, z. B. 12 bis 14, miteinander und mit einer parallelen Stahlwand 15 verbunden sind. In den Lagerflächen der Bausteine 12 bis 14 sind längs verlaufende Nuten 18, 19 und Quernuten 16, 17 vorgesehen, die dann, wenn die Bausteine nebeneinandergelegt sind, insgesamt eine leiterartige Vertiefung in den Bausteinen bilden. Die Nuten können durch mechanische Bearbeitung, wie z. B. Schleifen, Fräsen od. dgl., in die Bausteine eingearbeitet werden. Sie können aber auch z. B. bei Guß-, Preß- oder Sintersteinen beim Gießen, Pressen oder Sintern mit eingearbeitet werden, ohne daß dadurch besondere Kosten entstehen.

In die aus den Nuten 16, 17, 18, 19 mehrerer Bau steine gebildete leiterförmige Vertiefung wird nun als Dübelleiste ein einheitliches leiterförmiges Verbindungselement 20 aus Stahl mit Spiel eingelegt, wobei die »Leiter« 20 etwa doppelt so dick ist wie die Nuten 16, 17, 18, 19 tief sind, so daß auch aufeinanderliegende Bausteine durch eine einzige »Leiter« 20 zusammengehalten werden. Die Bausteine sind damit hinreichend gegen mechanische Verschiebung gesichert und können sich innerhalb des Spiels zwischen den Verbindungselementen 20 und den Nuten 16, 17, 18, 19 so weit ausdehnen und zusammenziehen, daß Brüche infolge von Wärmespannungen ausgeschlossen sind.

Die »Leitern« 20 können aus Stahl in einem Stück oder auch durch Verschweißung von Holmen und Sprossen aus Stahl hergestellt sein. An der der Stahlwand 15 zugewendeten Seite sind die Lagerflächen der Bausteine mit T-Nuten versehen, deren T-Balken aneinanderstoßen und eine durchlaufende kammartige Nut bilden. Hierin ist eine passende kammartige Dübelleiste 21 eingelegt, deren Querstege, gleichsam die »Kammzähne«, mit der Stahlwand 15 verschweißt sind.

Die Verbindungselemente 20 und 21, die horizontal liegen, ergeben einen guten Strahlenschutz innerhalb der Lagerfugen zwischen den Bausteinen. In sehr einfacher und billiger Weise sind auch die Stoßfugen mit einem Strahlenschutz versehen, indem stählerne Dübelleisten 22 in Nuten 23 eingeschoben sind, die quer zur Strahlungsrichtung, die durch den Pfeil 24 angedeutet ist, verlaufen. Die Nuten 23 werden in der gleichen Weise wie die Nuten 16, 17, 18, 19 in den Bausteinen hergestellt. Dabei ist es nicht notwendig, daß die Nuten 23 im rechten Winkel zur Strahlungsrichtung verlaufen. Es reicht vielmehr, wenn eine Richtungskomponente quer zur Strahlungsrichtung liegt.

Die erfindungsgemäße Strahlenschutzwand bietet den Vorzug technisch idealer und wirtschaftlich billigster Blockbauweise bei gleichzeitiger Gewährung größter Sicherheit. Wenn Bausteine der StrahlenschutzwanddurchaußergewöhnlicheUmstände springen oder brechen sollten, wird der Verband der gesamten Strahlenschutzwand durch die leiterförmigen bzw. mit Querstegen versehenen, z. B. kammförmigen Dübelleisten aufrechterhalten, so daß sich auch an den Stellen der Strahlenschutzwand, an denen Bausteine gesprungen oder gebrochen sind, keine größeren Fugen bilden können. Die Strahlenschutzwand bietet daher große Sicherheit auch bei technischen Unfällen im Reaktorkern, wenn explosionsartig größere mechanische Energien frei werden. Die Strahlenschutzwand bietet auch große Sicherheit, wenn mechanische Beschädigungen von außen her einwirken, z. B. Erdbeben, Explosionen od. dgl. Insbesondere bei mobilen Reaktoren sind diese Vorzüge von größter Bedeutung, weil die Strahlenschutzwand — ob sie nun unbeschädigt oder beschädigt ist — auch bei starken Schwankungen, Erschütterungen, Fahr- oder Schlingerbewegungen ihren kompakten Verband beibehält. Jedoch ist die Gefahr des Springens oder Brechens von Bausteinen praktisch gering, weil alle erheblichen Zugspannungen von den Dübelleisten aufgenommen werden.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, z. B. Basaltsteine zum Aufbau der Strahlenschutzwand zu verwenden. Da Basaltsteine hervorragend gute Strahlenschutzeigenschaften haben und thermisch weit über 100° C belastbar sind, ist es nunmehr auch möglich, Reaktoren für sehr hohe Betriebstemperaturen zu bauen. Solche Reaktoren, deren Wirtschaftlichkeit auf Grund wärmetechnischer Überlegungen bekannt ist und deren Bau angestrebt wird, können aber bisher nicht in wirtschaftlicher Weise errichtet und betrieben werden, weil die bekannten Strahlenschutzwände zu groß, zu schwer und zu teuer sind. Insbesondere wird es durch die Erfindung ermöglicht, kleine und wirtschaftliche Reaktoren für mobile Anlagen, z. B. für Fahrzeuge oder Schiffe, zu erstellen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zerlegbare Strahlenschutzwand, insbesondere für Kernreaktoren, die ohne Verwendung von Mörtel od. dgl. aus Bausteinen mit Hilfe lösbarer metallischer Verbindungsmittel zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsmittel metallische Dübelleisten (20, 21) dienen, die in einander gegenüberliegenden Nuten (18, 19) in den Lagerflächen der Bausteine (12, 13, 14) formschlüssig eingreifend in Längsrichtung der Wand durchlaufen und sich, z. B. in kamm- oder leiterartiger Ausbildung, mit Querstegen in entsprechenden Quernuten (16, 17) derart verankern, daß sie

in Längsrichtung der Wand auftretende Zugspannungen aufnehmen können.

2. Strahlenschutzwand nach Anspruch 1, die mit einer Parallelwand zu verbinden ist, gekennzeichnet durch kammartige Dübelleisten (21), die in entsprechende Nuten in den Lagerflächen der Bausteine (12) formschlüssig eingreifen und deren Querstege mit der Parallelwand (15) fest verbunden sind.

3. Strahlenschutzwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bausteine (12, 13, 14) auch an den Stoßflächen mit quer zur Strahlungsrichtung (Pfeil 24) verlaufenden, einander gegenüberliegenden Nuten (23) versehen sind, in die metallische Dübelleisten (22) eingeschoben sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 735 835; französische Patentschrift Nr. 524 688; britische Patentschrift Nr. 221468; USA.-Patentschriften Nr. 1 106 584, 2 392 551;

Handbuch der Architektur, II. Teil, 1. Band, «Die Baukunst der Griechen«, Darmstadt 1881, S. 56, 57, 163, 203;

»Nucleonics«, Oktober 1949, S. 8.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen