DE2023403A1

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Info

Publication number: DE2023403A1
Application number: DE19702023403
Authority: DE
Priority date: 1969-05-13
Filing date: 1970-05-13
Publication date: 1970-12-10
Also published as: CH523577A; FR2047082A5; GB1235280A

Description

Patentanwälte

Dipping. R. B Ξ Ε TZ sen.

Dlpl-Ing. K. LAMPPiECHT

Dr.-Ing. R. UuE T 2 Jr.

8 München 22, Sioinsdorfstr. 10 41O-15,684P

SOCIA, Paris (Frankreich)

Kernreaktor-Druckgehäuse aus Spannbeton

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kernreaktor-Druckgehäuse aus Spannbeton mit einem zentralen zylindrischen Hohlraum zur Aufnahme des Reaktorkernes und die diesem Kern zugeordneten Ausrüstungsteile, wie Schutzabschirmungen, Träger und Stützen, Steuer- und Meßvorrichtungen und ggf. die Beschickungsmaschine, während um diesen zentralen Raum herum in der Wand des Druckgehäuses eine gewisse -Anzahl weiterer zylindrischer Hohlräume oder "Schächte" gleichmäßig um den zentralen Hohlraum angeordnet und mit diesem über Querverbindungen verbunden sind· Diese seitlichen Hohlräume enthalten beispielsweise die Wärmetauscher und die Gebläse des Kühlkreislaufes zum Kühlen des Reaktorkerns· Sie sind durch Böden bzw. Deckel aus Stahl oder durch vorzugsweise lösba re Betonstopfen geschlossen.

Die tangentiale oder "transversale" Vorspannung eines

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derartigen Spannbeton-Gehäuses erfolgt im allgemeinen durch Bandagen, die außerhalb des Gehäuses angeordnet sind und sich infolgedessen auch an der Außenseite der seitlichen Hohlräume oder "Schächte" befinden. Das führt zu einer schlechten Ausnutzung des Betons zwischen diesen seitlichen Hohlräumen. .

Man hat bereits daran gedacht, diese Bandagen durch Spannglieder zu ersetzen, die in Richtung von Sehnen des Zylinders angeordnet sind, der das Druckgehäuse darstellt. Die äußeren Hohlräume oder Schächte, welche Wärmetauscher enthalten, werden dann zu mehreren Gruppen zusammengefaßt und innerhalb dieser Gruppen derart in bekannter Quincunx- oder Fünferanordnung vorgesehen, so daß man die Sehnen-Spannglieder gerade zwischen den einzelnen Schächten hindurchführen kann. Die Schächte selbst sind jedoch infolgedessen durch die Spannglieder oder Spannseile nicht einzeln umspannt und ihr Widerstand oder ihre Festigkeit gegenüber einem Innendruck muß durch Auskieidungsrohre erzielt werden, die in jeden der Schächte eingebracht werden.

Dies bedeutet jedoch einen großen Arbeits- und Materialaufwand; um diesen zu vermeiden und die Ausnutzung des Spannbetons des Druckgehäuses für den Reaktor zu verbessern, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Druckgehäuse geschaffen, in dem jeder Hohlraum individuell durch Spannglieder umfaßt wird. Der Beton wird dabei maximal ausgenutzt und die Druckfestigkeit jedes der Hohlräume oder Schächte ist gewährleistet.

Gegendtand der Erfindung ist demnach ein Kernreaktor-Druckgehäuse aus Spannbeton mit einem zentralen Hohlraum und einer gewissen Anzahl von in den seitlichen Wänden

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regelmäßig auf einem gleichen Umfangskreis verteilenden zylindrischen Schächten} das erfindungsgemäße Druckgehäuse ist dadurch gekennzeichnet, daß es transversal gerichtete gekrümmte Spannglieder enthält, von denen jedes die Vand eines ersten Schachtes, den Beton zwischen dem zentralen Hohlraum und zumindest einem zweiten Schacht sowie die Wand eines dritten Schachtes unter Spannung setzt, und daß im Bereich jedes dieser Schächte eine äußere Betonrippe zum Verankern der Köpfe zweier Spannglieder vorgesehen ist, welche im wesentlichen symmetrisch relativ zum Durchmesser des Druckgehäuses verlaufen, der durch das Zentrum des Schachtes und der Rippe geht, und die sich zwischen dieser Rippe und dem Schacht kreuzen, wobei- jeder Schacht durch die Wirkung von zumindest drei Spanngliedzügen vorgespannt ist, die ihn vollständig umgeben.

Nach einem Ausführungebeispiel fallen der dritte und der erste Schacht zusammen, das Spannglied bildet eine vollständige Umfangskurve und jedes seiner Enden geht von einer Seite des Schachtes aus. -

Der Beton des Druckgehäuses zwischen den Hohlräumen, welche die Schächte und den zentralen Innenraum darstellen, wird in dieser Weise von Vorspanngliedern durchzogen, die jeden der Hohlräume oder Schächte einseitig umspannen und deren Widerstand gegenüber Innendruck sichern·

Am Umfang des Druckgehäuses außerhalb der Spannglieder spielt der Beton zwischen den Rippen keine besondere Rolle, man kann ihn also fortlassen} dies macht es möglich, nur die unbedingt notwendige Betonmenge zu verbrauchen und infolgedessen erheblich an Beton zu sparen·

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Weitere andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich Überdies aua der folgenden Beschreibung eine s Ausführungsbeispiels ergeben, das in der Zeichnung veranschaulicht ist und keine Einschränkung der Erfindung bedeutet. In der Zeichnung zeigern

Fig. 1 ein Druckgehäuse aus Spannbeton im Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 2j

Fig. 2 eine Aufsicht auf das Druckgehäuse nach Fig. 1} Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie IZ-II der Fig. 1.

Das druckfeste Kernreaktor-Gehäuse, beispielsweise fUr einen Hochtemperaturreaktor, hat die Form eines zylindrischen Fasses oder starkwandigen Rohrstückes 1, das an seinem oberen und an seinem unteren Teil durch deckelartige Kopfstücke 2 abgeschlossen ist, die mit dem zylindrischen Mittelteil einen zentralen Hohlraum 3 einschließen, der zur Aufnahme des Reaktorkernes und der anderen inneren Zubehörteile des Reaktors bestimmt 1st· Um diesen zylindrischen Hohlraum sind in der Wand des faßförmigen Teiles eine Reihe von zylindrischen Schächten k vorgesehen, die an ihren beiden Enden offen sind und zur Aufnahme der kWärmetaueeher, Gebläse und anderer Organe dienen, weiche in diesen Schächten durch Stopfen oder lösbare Boden- oder *^r nfstücke eingeschlossen sind. Radial· Querverbindungen _- «,teilen die Verbindung jedes der äußeren Schächte mit dem zentralen Hohlraum 3 her· Wie Fig· 2 und 3 zeigen, sind die Schächte k gleichmäßig um den zentralen Hohlraum längs eines konzentrischen Umfangekreise· verteilt.

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Die Gesamtheit des Druckbehälters, der Rohr- oder Faßteil 1 und die Kopfstücke 2 besteht aus Beton und erfährt eine LängsvorSpannung, die durch nicht dargestellte Spannglieder aufgebracht wird. Andererseits bildet die äußere Wand des mittleren Rohrteils 1 im Bereich jedes der Umfangsschächte 4 eine Sippe 6 von im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt; die Gesamtheit dieser äußeren Betonrippen ist in einen mit B in Fig. 3 bezeichneten und gestrichelt dargestellten Zylinder einbeschrieben, der ebenfalls koaxial zu dem zentralen inneren Hohlraum ist.

Jede der Rippen 6 hat zwei einander gegenüberliegende, schwach gegeneinander geneigte Flächen 7 und 8, in denen jeweils ein Transversal-Vorspannglied 9 bzw. 10 abgestützt oder abgespannt ist. Die Vorspannglieder 9 und 10 sind gekrümmt und spannen jeweils nacheinander eine der Seiten der seitlichen Wand des der Rippe 6 entsprechenden Schachtes 4, den Beton, der den zentralen Hohlraum 3 von den benachbarten Schächten 4a und 4b bzw. 4e und 4d trennt, und dann eine der Seiten der seitlichen Wand eines anderen Schachtes 4c, der im Fall der Figur diametral dem ersten Schacht 4 gegenüberliegt. Das betreffende Spannglied ist. an der Rippe 6c, die diesem Schacht 4c zugeordnet ist, verankert, nachdem es das andere Spannglied 9 bzw. 10 gekreuzt hat. In gleicher Weise kreuzen sich zwischen »der Rippe 6 und dem Schacht 4 die Spannglieder 9 und 10. Das Spannglied 9 bzw₀ 10 ist also an bzw«, in den Flächen 8 und 7c bzw. 7 und 8c der Rippen 6 bzw. 6c verankert, die auf der gleichen Seite der Durchmesserebene liegen, die durch die Mitten des Schachtes und des zentralen Hohlraumes 3 geht. Die beiden Spannglieder 9 und 10 sind in bezug auf diese Ebene symmetrisch.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Schächte vorgesehen, und die beiden" Spannglieder 9 und sind an zwei gleichen Rippen 6 bzw. 6c verankert, die einander diametral gegenüberliegen. Die beiden Spannglieder sind infolgedessen symmetrisch in bezug auf den Durchmesser, der durch die Zentren der beiden Schächte 4 und kc geht ο Sie sind stets leicht, in der Höhe gegeneinander versetzt, um ihr gegenseitiges Kreuzen zu erleichtern.

An jeder Rippe 6a, 6b und 6c usw. sind außerdem in gleicher Weise die transversalen Vorspannglieder verankert, die sich kreuzen und einerseits und andererseits von dem entsprechenden Schacht verlaufen, dann um den zentralen Hohlraum und dann wiederum beiderseits des gegenüberliegenden Schachtes; diese Spannglieder haben dann ihre andere Verankerung an der gegenüberliegenden Rippe» Jedes Spannglied 9 kreuzt die vier anderen Spannglieder 9b, 10b, 9a, 10a zwischen dem zentralen Hohlraum und den Schächten ^e und kd_t während jedes Spannglied 10 die gleichen Spannglieder 9a, 10a, 9b, 10b zwischen dem zentralen Hohlraum und den Schächten ha. und ^b kreuzt.

Jeder der außen angeordneten Schächte ist auf diese Weise jeweils für sich und individuell durch vier Spannglieder umspannt, welche die Vorspannung in der gesamten Wand des Druckgehäuses erzeugen. Selbstverständlich ist eine große Anzahl von Vorspanngliedern dieser querverlaufenden Art über die Höhe des Druckgehäuses verteilt} die Anzahl ist abhängig von der zu erhaltenden oder erwünschten Druckfestigkeit des Gehäuses. Die Querverbindungen oder -kanale 5 (Fig. 1) haben nur kleine Abmessungen, und es ist leicht, die Spannglieder auf der einen und anderen Seite dieser Querverbindungen innerhalb des Betons zu füh-

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ren. Die Verwendung irgendwelcher Auskleidungsrohre oder anderer, die Festigkeit gegen inneren Druck steigender Einbauten in "die Schächte wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung unnötig·

Andererseits spielt der Raun beispielsweise zwischen den Rippen 6 oder im Zwickel zwischen den Spanngliedern und 9a und dem äußeren Umfang des Kreises B keine besondere Rolle für die Druckfestigkeit; dieser Raum braucht nicht mit Beton-Material gefüllt zu werden, ohne daß dadurch eine Gefahr für die Druckfestigkeit des Gehäuses entsteht; der restliche Teil der Betonkonstruktion ist vollständig unter Vorspannung gesetzt und wird infolgedessen maximal ausgenutzt· Das Weglassen des Materials innerhalb der oben gekennzeichneten Räume verringert das Gewicht der Wand des Druckgehäuses und gibt diesem die äußere Form, die in Fig. 2 besonders klar zu erkennen ist und bei .der die Rippen 6 jeweils zwischen zwei Vertiefungen 12 hervorspringen.

Weiterhin kann auch die Höh« der Schächte 4 jeweils im Bereich der Enden des zentralen Hohlraumes 3 verringert werden} die oberen und unteren Kopfstücke 2 sind, wie Fig· 1 und 2 zeigen, auf die Aufgabe des druckdichten Abschließens des mittleren Hohlraumes begrenzt. Sie erstrecken sich über die Stirnseiten der zwischen diesem Hohlraum und den Schächten liegenden seitlichen Wände des zentralen Hohlraumes 3» sie lassen jedoch die Enden der Schächte frei. Die Kopfabschlußstücke 2 haben dann am Umfang Ausschnitte Xk über jeweils eine* der Schächte k und Vorspränge i6 zwischen jeweils zwei Schächten. Sie bilden auf diese Weise einen dichten Abschluß des zentralen Hohlraumes und lassen dabei den Durchgang in Richtung des Zuganges und

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des Ausgange aus den Schächten 4 frei, deren Abschließen durch lösbare Stopfen erfolgt· Die Wandstärke und die Masse des Betons werden auf diese Weise auf einen kleinsten Wert gebracht.

Die KopfstUcke 2 sind selbstverständlich in Sehnenbzw. Querrichtung vorgespannt, aber diese Vorspannung ist in der Zeichnung nicht angegeben, denn sie wird in üblicher, bekannter Weise ausgeführt. Die Vorsprünge 16 der KopfstUcke 2 erleichtern das Verankern der Vorspannglieder.

Nach einer Ausf UhrungsVariante, die nicht dargestellt ist, sind die Spannglieder 9 und 10, 9a und 10a, die an der gleichen Rippe 6 bzw. 6a verankert sind, die Enden eines durchgehenden Spanngliedes oder Spannseiles, das einen ganzen Umlauf zwischen dem zentralen Hohlraum und jedem der Schächte ^e, kd_t hc, kb und km. ausführt. Jeder Schacht ist auf diese Weise -von zwei Enden oder Abschnitten eines gleichen Spanngliedes sowie durch Spannglieder umgeben, welche an zwei benachbarten Rippen verankert sind.

Die Spannglieder 9 und 10, 9« und 10a usw. könnten auch zwischen dem zentralen Hohlraum und einer abweichenden Anzahl von Schächten, etwa drei oder vier angeordnet und an den Rippen 6 und 6b oder 6 und 6a verankert «ein, je nach den Anteilen der Vorspannung, die um die Schlichte und dem zentralen Hohlraum herum erforderlich sir"»

Ee dürfte überdies klar sein, daß der Ausdruck "Spannglied" hier eine Gruppe von Seilen oder auch ein einziges Seil bedeuten kann.

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In der Zeichnung und der obigen Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß insgesamt sechs Schächte vorhanden sind; es dürfte jedoch klar sein, daß dies nur für ein Ausführungsbeispiel gilt. Der Gehäuseblock könnte ebensogut eine abweichende Anzahl von Schächten, beispielsweise drei bis acht, aufweisen, die gleichmäßig auf einem Kreis verteilt sind, der den zentralen Hohlraum 3 umgibt; die Konstruktion könnte durch gekrümmte Spannglieder vorgespannt sein, welche an den Rippen verankert sind, die jeweils zwei unterschiedlichen Schächten zugeordnet sind, wobei diese Spannglieder um die Schächte herum- und zwischen dem zentralen Hohlraum und einem dritten Schacht hindurchgeführt sind- Auch bei dieser Ausführung wäre die Wand jedes Schachtes in gleicher Weise für sich bzw» individuell vorgespannt. Schließlich könnten unterschiedliche andere Abweichungen bei dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

1./Kernreaktor-Druckgehäuse aus Spannbeton mit einem
zentralen Hohlraum und in der seitlichen Wand angeordneten zylindrischen Schächten, von denen eine gewisse Anzahl
gleichmäßig verteilt auf einem, gleichen Kreis angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse transversale Vorspannglieder (9, ΙΟ) mit ge-Jfe krümmtem Verlauf enthält, die jeweils die Wand eines ersten Schachtes (4), den Beton zwischen dem zentralen Hohlraum
(3) und zumindest einem zweiten Schacht (4a,.. 4b) und die
Wand eines dritten Schachtes (4c) spannen; daß außen an
jedem dieser Schächte (4) eine äußere Rippe (6) aus Beton . zum Verankern der Enden zweier - bezogen auf den Durchmesser des Druckgehäuses - im wesentlichen symmetrisch verlaufenden Spannglieder (9, 10) vorgesehen sind, wobei dieser
Durchmesser durch das Zentrum des Schachtes (4) und der
Rippen (6) verläuft, und sich diese Spannglieder zwisehen
dieser Rippe und dem Schacht kreuzen, so daß jeder Schacht durch zumindest drei Züge von Spanngliedern vorgespannt ist, die ihn vollständig umgeben.

2o Druckgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils letzte (4c) und der erste Schacht (4) zusammenfallen, das Spannglied einen vollständigen ümfangsr verlauf beschreibt und jedes seiner Enden an einer anderen Seite des entsprechenden Schachtes zur Rippe läuft, an der es verankert ist.

3. Druckgehäuse nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (6) in einen Zylinder (b) einbeschrieben

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sind, der koaxial zum zentralen Hohlraum (3) des Druckgehiiuses liegt, und diese Rippen durch Ausnehmungen (12) im Hetoiikürper zwischen benachbarten Schächten getrennt sind.

k» Uruckgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet _t daß es ein oberes und ein unteres Kopfstück (2) zum Abschluß des zentralen Hohlraumes allein aufweist, während die Enden der seitlichen Schächte (k) frei offen sind.

5. Druckgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis *t, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw« jedes AbschluOkopfstUck (2) des zentralen Hohlraumes (3) an seinem Umfang jeweils vor jedem der Schächte eine Ausnehmung (1**) und zwischen diesen Ausnehmungen Vorspriinge (16) aufweist.

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