DE19708081A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verschließen eines Sicherheitsbehälters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschließen eines in einem Gebäude einer Kernkraftanlage an­ geordneten Sicherheitsbehälters.

Bei Kernkraftanlagen, insbesondere bei Siedewasserreaktor-An­ lagen, umschließt ein Sicherheitsbehälter den Reaktordruckbe­ hälter, um bei einem eventuell eintretenden Störfall die Um­ welt zu schützen. Zu Revisions- oder Wartungszwecken, z. B. bei einem Brennelementwechsel, ist es nötig, in den Sicher­ heitsbehälter zu gelangen. Hierzu ist am Sicherheitsbehälter ein verschließbarer Deckel angeordnet, der bei Bedarf geöff­ net werden kann. Der Deckel ist im verschlossenen Zustand in der Regel mit dem Sicherheitsbehälter durch eine Anzahl von Schrauben verbunden. Das Öffnen bzw. Verschließen des Deckels erfordert daher, daß eine Vielzahl von Schrauben gelöst bzw. befestigt werden. Dies erfordert einen hohen Zeitaufwand, der bei Revisionsarbeiten zu einem längeren Stillstand der gesam­ ten Anlage und somit zu höheren Kosten führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung sowie ein Verfahren zum Verschließen eines Sicher­ heitsbehälters mit einem Deckel anzugeben, wobei der Deckel schnell und einfach verschlossen bzw. geöffnet werden kann.

Die eine Vorrichtung betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Verschließen eines in einem Gebäude einer Kernkraftanlage, insbesondere einer Siedewas­ serreaktor-Anlage, angeordneten Sicherheitsbehälters mit ei­ nem Deckel, wobei ein Spannelement vorgesehen ist, das zum Übertragen einer Schließkraft zwischen dem Gebäude und dem Deckel einspannbar ist. Durch das Spannelement läßt sich der Deckel auf dem Sicherheitsbehälter einfach und schnell ver­ schließen bzw. vom Sicherheitsbehälter lösen. Über das Spann­ element wird zwischen dem Deckel und dem Gebäude eine kraft­ schlüssige Verbindung hergestellt, so daß die Schließkraft, mit der der Deckel verschlossen ist, auf das Gebäude übertra­ gen wird. Dadurch wird eine höhere Sicherheit gewährleistet, da insbesondere in kritischen Fällen, wenn z. B. der Druck im Sicherheitsbehälter ansteigt, die durch den Druckanstieg er­ höhte Belastung auf das Gebäude übertragen wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Spannelement im Gebäude beweglich angeordnet und zwischen dem Gebäude und ei­ ner an dem Deckel angeordneten Auflagefläche einspannbar, so daß zwischen Spannelement und Deckel eine möglichst große Kontaktfläche gebildet ist, um die Belastungen auf das Ge­ bäude zu übertragen.

Es ist insbesondere von Vorteil, das Spannelement um eine oberhalb des Deckels verlaufende Achse weitgehend in Richtung der Deckelmitte schwenkbar anzuordnen. Mit einer einfachen Schwenkbewegung des Spannelementes kann daher der Deckel ver­ schlossen werden. Durch diese Anordnung werden von dem Spann­ element zwei Kraftkomponenten auf den Deckel und auf den Si­ cherheitsbehälter übertragen. Zum einen wird eine Kraftkompo­ nente in Richtung zur Deckelmitte, also weitgehend in radia­ ler Richtung, übertragen, so daß der Deckel automatisch in eine zentrierte Lage gebracht bzw. in seiner zentrierten Lage gehalten wird. Zum anderen wird eine Kraftkomponente weitge­ hend senkrecht auf den Deckel und somit auf eine Dichtfläche zwischen Deckel und Sicherheitsbehälter übertragen. In ande­ ren Worten: Die Kraft, mit der der Deckel auf den Sicher­ heitsbehälter angepreßt wird, wird durch diese zweite Kraft­ komponente ausgeübt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist als Spannelement ein Hebel auf die Auflagefläche schwenkbar, wobei die Auflageflä­ che gegen die Horizontale geneigt ist. Durch die Neigung der Auflagefläche gegen die Horizontale wird mit zunehmendem Schwenkwinkel des Spannelementes, d. h. je weiter das Spann­ element beispielsweise in Richtung zu der Deckelmitte ge­ schwenkt wird, die Schließkraft erhöht. Zum anderen wird eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Spannelement und der Auflagefläche des Deckels erreicht, und zwei Kraftkompo­ nenten, nämlich eine weitgehend radiale und eine weitgehend senkrechte, werden auf den Deckel und den Sicherheitsbehälter übertragen.

Um eine möglichst hohe Sicherheit zu gewährleisten, wird in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung das Spannelement durch eine Arretierung in einer Schließstellung gehalten, d. h. das Spannelement wird in der Position gehalten, in der es bei verschlossenem Deckel zwischen der Auflagefläche und dem Gebäude eingespannt ist. Die Arretierung, beispielsweise ein Knickhebel, gewährleistet, daß sich das Spannelement nicht vom Deckel löst.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Deckel entlang seiner Außenseite eine Anzahl von ebenen Auflageflächen aufweist, so daß der Deckel beim Verschließen leicht in eine geeignete Po­ sition gebracht werden kann, um einen möglichst guten und großflächigen Kontakt zwischen Spannelement und Auflagefläche zu gewährleisten. Durch die Ausgestaltung der Auflageflächen als ebene, d. h. als plane, also nicht als gewölbte, Auflage­ flächen wird eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Spannelement und Deckel erreicht.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabenstellung wird erfin­ dungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Verschließen eines in einem Gebäude einer Kernkraftanlage angeordneten Sicher­ heitsbehälters mit einem Deckel, wobei ein Spannelement vor­ gesehen ist, mit dem eine Schließkraft auf den Deckel über­ tragen wird, in dem das Spannelement zwischen dem Gebäude und dem Deckel eingespannt wird. Mit diesem Verfahren wird ein einfaches und schnelles Schließen bzw. Öffnen des Deckels ei­ nes Sicherheitsbehälters gewährleistet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbei­ spiele der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen grob vereinfachten und schematischen Aus­ schnitt eines Gebäudes einer Siedewasserreaktor-Kern­ kraftanlage

Fig. 2 einen ebenfalls grob vereinfachten Ausschnitt im Bereich des Deckels des Sicherheitsbehälters einer Siedewasser-Kernkraftanlage.

Gemäß der Fig. 1 umfaßt ein Gebäude 2 einer Siedewasserreak­ tor-Kernkraftanlage einen Sicherheitsbehälter 4, in dem ein Reaktordruckbehälter 6 angeordnet ist. In einer Frisch­ dampfleitung 8 verläßt der im Reaktordruckbehälter 6 erzeugte heiße Dampf den Reaktordruckbehälter 6. Über eine Speisewas­ serleitung 10 wird dem Reaktordruckbehälter 6 wieder Speise­ wasser zugeführt. Der Sicherheitsbehälter 4 wird nach oben hin von einem Deckel 12 verschlossen. Der Deckel 12 wird durch eine Anzahl von Spannelementen 14, von denen in der Fig. 1 zwei dargestellt sind, in der Verschluß- oder Schließ­ stellung gehalten. Die Spannelemente 14 sind jeweils an dem Gebäude 2 angeordnet und um eine Achse 16 schwenkbar. Gemäß des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 ist das Spannelement 14 ein Hebel. Anstelle der schwenkbaren Anordnung des Spannele­ mentes 14 an dem Gebäude 2 kann das Spannelement 14 ebenso an dem Deckel 12 schwenkbar angeordnet sein. Da der Deckel 12 durch eine einfache Schwenkbewegung des Spannelementes 14 verschlossen wird, kann dieses als ein Schnellverschluß be­ zeichnet werden.

Ein Teil des Gebäudes 2 bildet um den Deckel 12 herum eine beispielsweise zylinderförmige Begrenzung, die ein Becken 18 bildet. Dieses Becken 18 ist während des Normalbetriebes der Kernkraftanlage, d. h. bei verschlossenem Deckel 12, mit Was­ ser 20 gefüllt. Das Wasser 20 bewirkt auf der einen Seite, daß der Deckel 12 mit einer zusätzlich zu der von dem Spann­ element 14 ausgeübten Kraft auf den Sicherheitsbehälter 4 ge­ preßt wird. Auf der anderen Seite wirkt das Wasser 20 als Kühlmittel. Bei einer Temperaturerhöhung in dem Sicherheits­ behälter 4 infolge eines Störfalles wird sich daher zum einen der Sicherheitsbehälter 4 zusammen mit dem Deckel 12, insbe­ sondere im Bereich des Deckels 12, ausdehnen. Zum anderen wird durch das Wasser 20 das Spannelement 14 mit seiner Fi­ xierung an dem Gebäude 2 und das Gebäude 2 selbst gekühlt. Diese Teile dehnen sich daher, im Gegensatz zu dem Sicher­ heitsbehälter 4 mit Deckel 12, nicht aus. Als Folge daraus wird die Spannkraft des Spannelementes 14 erhöht. In anderen Worten: Die Anpreßkraft zwischen dem Deckel 12 und dem Si­ cherheitsbehälter 4 erhöht sich im Falle einer Temperaturer­ höhung im Sicherheitsbehälter 4. Die beschriebene Vorrichtung zum Verschließen des Deckels 12 stellt daher eine Art Selbst­ sicherung der Schließvorrichtung dar, da bei ihr in kriti­ schen Situationen die Schließkraft erhöht wird.

Bei Revisionsarbeiten, wie z. B. einem Brennelementwechsel, wird das Wasser 20 aus dem Becken 18 abgelassen, damit der Deckel 12 des Sicherheitsbehälters 4 geöffnet werden kann. Durch die Öffnung im Sicherheitsbehälter 4 können dann Brenn­ elemente aus einem beispielsweise im Gebäude 2 befindlichen Brennelemente-Lagerbecken mit verbrauchten Brennelementen aus dem Reaktordruckbehälter 6 ausgetauscht werden. Nach erfolg­ ten Revisionsarbeiten wird der Deckel 12 wieder auf den Si­ cherheitsbehälter 4 aufgesetzt. Durch das hohe Eigengewicht des Deckels 12 ist keine weitere Vorrichtung nötig, um den Deckel 12 gegen den Sicherheitsbehälter 4 anzupressen. Der Deckel 12 kann vielmehr sofort mittels einer Anzahl von Spannelementen 14 sicher verschlossen werden.

Gemäß Fig. 2 ist das Spannelement 14 mittels einer Befesti­ gungsvorrichtung, im Ausführungsbeispiel eine Konsole 21, an dem Gebäude 2 befestigt. Das Spannelement 14 ist um eine Achse 16 auf den Deckel 12 und zwar auf seine Mitte zu schwenkbar, d. h. das Spannelement 14 ist weitgehend in radia­ ler Richtung auf den Deckel 12 zu schwenkbar. An dem der Achse 16 gegenüberliegenden Ende des Spannelementes 14 weist dieses eine Stirnfläche 22 auf.

Zum Auflegen des Deckels 12 auf den Sicherheitsbehälter 4 weist der Deckel 12 einen Flansch 24 auf. Der Sicherheitsbe­ hälter 4, insbesondere eine Dichthaut des Sicherheitsbehäl­ ters 4, der sog. Liner, weist einen Gegenflansch 26 auf. Beim Verschließen wird der Deckel 12 mit dem Flansch 24 auf den Gegenflansch 26 des Sicherheitsbehälters 4 aufgelegt. Zwi­ schen dem Flansch 24 und dem Gegenflansch 26 ist eine Anzahl von Dichtelementen 28 angeordnet, so daß zwischen dem Flansch 24 und dem Gegenflansch 26 eine Dichtfläche gebildet ist und der Sicherheitsbehälter 4 bei verschlossenem Dec­ kel 12 gasdicht abgedichtet ist. Der Gegenflansch 26 wird durch eine geeignete Maßnahme, beispielsweise durch Anbrin­ gung eines Knotenbleches 29, wie es in der Fig. 2 schema­ tisch angedeutet ist, gegen ein Verdrehen bei erhöhter Bean­ spruchung geschützt. Beim Verschließen des Deckels 12 reicht das Eigengewicht des Deckels 12 aus, um eine ausreichende Vorpreßkraft auszuüben, d. h. die Kraft, die zum Verformen der Dichtungen bis zum Aufeinanderliegen des Flansches 24 auf dem Gegenflansch 26 nötig ist. Eine externe beispielsweise durch Schrauben hervorgerufene Vor- oder Anpreßkraft ist daher nicht notwendig.

Der Flansch 24 weist auf seiner Außenseite, d. h. auf der vom Deckel 12 und vom Sicherheitsbehälter 4 weg gerichteten Seite, eine Auflagefläche 30 oder eine Mehrzahl von Auflage­ flächen 30 auf. Bevorzugterweise weist der gesamte, um den Deckel 12 beispielsweise ringförmig umlaufende Flansch 24 eine einzige Auflagefläche 30 auf, die sich ringförmig um den gesamten Deckel 12 erstreckt. Zum Verschließen des Deckels 12 wird das Spannelement 14 mit seiner Stirnfläche 22 auf die Auflagefläche 30 geschwenkt, so daß zwischen Deckel 12 und Gebäude 2 eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt ist. Es ist insbesondere von Vorteil, daß die von dem Spannelement 14 ausgeübte Schließkraft im Bereich der Dichtfläche zwischen Flansch 24 und Gegenflansch 26 auf den Deckel 12 übertragen wird. Diese Auflagefläche 30 ist vorteilhafterweise eben, also nicht gewölbt oder gebogen, so daß zwischen der Stirn­ fläche 22 des Spannelementes 14 und der Auflagefläche 30 bei verschlossenem Deckel 12 eine möglichst große Kontaktfläche gebildet wird. Die Auflagefläche 30 ist des weiteren in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung gegen die Horizontale geneigt, und zwar derart, daß die Auflagefläche 30 schräg zum Deckel 12 hin ansteigt. In anderen Worten: Die Auflageflä­ che 30 weist eine Schräge auf, die in radialer Richtung zur Mitte des Deckels 12 ansteigt. Durch eine Schwenkbewegung des Spannelementes 14 um einen Schwenkwinkel 32 auf den Deckel 12 zu wird das Spannelement 14 zwischen der Auflagefläche 30 des Deckels 12 und dem Gebäude 2 eingespannt. In Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel 32 und der Steigung der Schräge der Aufla­ gefläche 30 weist die Stirnfläche 22 des Spannelementes 14 vorzugsweise ebenfalls eine Schräge auf, um einen möglichst großflächigen Kontakt zwischen der Stirnfläche 22 und der Auflagefläche 30 zu gewährleisten.

Das Spannelement 14 wird durch eine Arretierung, im Ausfüh­ rungsbeispiel ein Knickhebel 34, in seiner Schließstellung gehalten, d. h. in der Stellung in der das Spannelement 14 zwischen Gebäude 2 und Deckel 12 bei verschlossenem Deckel 12 eingespannt ist. Der Knickhebel 34 ist an dem Gebäude 2 und am Spannelement 14 befestigt. Bei Schließstellung ist der Knickhebel 34 gestreckt und eingerastet, so daß er nicht ein­ knicken kann. Zum Öffnen des Deckels 12 wird die Arretierung gelöst und der Knickhebel 34 gebeugt, so daß das Spannele­ ment 14 auf das Gebäude 2 zu schwenkbar ist. Um beim Abnehmen des Deckels 12 zu gewährleisten, daß sich der Deckel 12 nicht mit dem Spannelement 14 verklemmt, wird dieses in einer nicht näher dargestellten Weise, beispielsweise durch eine Haken­ verbindung, an dem Gebäude 2 befestigt, so daß das Spannele­ ment 14 senkrecht, d. h. parallel zu der Wand des Gebäudes 2, hängen kann.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Verschließen eines in einem Gebäude (2) einer Kernkraftanlage angeordneten Sicherheitsbehälters (4) mit einem Deckel (12), wobei ein Spannelement (14) vorgesehen ist, das zum Übertragen einer Schließkraft zwischen dem Ge­ bäude (2) und dem Deckel (12) einspannbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Spannelement (14) im Gebäude (2) beweglich angeordnet und zwischen dem Ge­ bäude (2) und einer an dem Deckel (12) angeordneten Auflage­ fläche (30) einspannbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Spannele­ ment (14) um eine oberhalb des Deckels (12) verlaufende Achse (16) weitgehend in Richtung der Deckelmitte schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der als Spannelement (14) ein Hebel auf die Auflagefläche (30) schwenkbar ist, wobei die Auflagefläche (30) gegen die Horizontale geneigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Spannelement (14) durch eine Arretierung in einer Schließ­ stellung gehalten wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Deckel (12) entlang seiner Außenseite eine Anzahl von ebenen Auflageflächen (30) aufweist.

7. Verfahren zum Verschließen eines in einem Gebäude (2) ei­ ner Kernkraftanlage angeordneten Sicherheitsbehälters (4) mit einem Deckel (12), wobei ein Spannelement (14) vorgesehen ist, mit dem eine Schließkraft auf den Deckel (12) übertragen wird, indem das Spannelement (14) zwischen dem Gebäude (2) und dem Deckel (12) eingespannt wird.