-
Die vorliegende Erfindung betrifft Behälter-Konstruktionen bzw.
containment-Konstruktionen zur Lagerung von Kernbrennstoff oder zur Aufnahme bzw. zum Einschluß
von Flüssigkeiten, die in Kontakt mit Kernbrennstoff stehen oder standen, und schließt
Lagerbecken und Behälterkonstruktionen zur Unterwasseraufbewahrung von
abgebrannten Kernbrennelementen und Konstruktionen zur Aufnahme von
Kernbrennstoffverarbeitungsanlagen ein, die im Notfall erforderlich sein könnten, um Flüssigkeit
aufzunehmen, die von der Verarbeitungsanlage abgelassen wird.
-
Kernbrennelemente wie diejenigen, die von einem Kernreaktor stammen, werden eine
Zeitlang vor ihrer Wiederverarbeitung in Lagerbecken unter Wasser gelagert, damit
die Radioaktivität auf akzeptable Werte abnehmen kann. Weil das Wasser radioaktiv
ist, muß ein Leck bzw. Auslaufen vermieden werden, weil es zur Kontamination des
Bodens und der Gefahr der Verschmutzung des Grundwasserspiegels führen würde.
Zu diesem Zweck können der Betonboden und die Betonwände des Lagerbeckens
ausgekleidet sein, beispielsweise mit Edelstahlblechen. Es ist wichtig, daß eine solche
Auskleidung nicht über vorbestimmte, zulässige Grenzwerte hinaus beansprucht wird,
und zwar sowohl unter normalen Betriebsbedingungen als auch bei extremen
Gefahrensituationen. Als extreme Gefahren werden solche mit einer geringen
Eintrittswahrscheinlichkeit (typischerweise 10&supmin;&sup4;) angesehen, die in der Auskleidung Kräfte
hervorrufen, die deutlich über den normalen Betriebsbedingungen liegen, beispielsweise
bei Erdbeben.
-
Dort, wo trockene Konstruktionen bzw. Trockenkonstruktionen Verarbeitungsanlagen
aufnehmen, kann ein sekundärer Behälter in Form einer Behälterkonstruktion aus
Edelstahl vorgesehen sein, die eine Stahlauskleidung aufweist. Der sekundäre Behälter
würde für den Fall eines Berstens bzw. Zerspringens des primären Behälters bzw.
containments, d.h. eines Anlagenrohres oder eines Gefäßes bzw. Behälters mit einer
Flüssigkeit, dazu dienen, die Flüssigkeit in einer ähnlichen Art und Weise
aufzunehmen, wie bei der Aufnahme einer Flüssigkeit in einem Becken. Diese sekundäre
Auskeidung ist deshalb notwendig, um den gleichen extremen Gefahrenmomenten zu
widerstehen, die auf Brennelement-Lagerbecken einwirken können.
-
Zahlreiche Einrichtungen sind im Stand der Technik geschaffen worden, um solchen
Gefahren zu widerstehen. Keine hat sich als vollumfänglich befriedigend
herausgestellt.
-
DE-A-3009826, auf der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beruht, verwendet
Trägerelemente, die Träger mit einem T-förmigen Profil umfassen, wobei der Kopf
bzw. der Flansch des "T" in der umgebenden Betonkonstruktion versenkt ist. Jedoch
ist die Abstützung der Metallauskleidung zu starr, was zusätzliche komprimierbare
Mittel notwendig macht, um eine Bewegung der Auskleidung zu ermöglichen, was die
Kosten und die Komplexität der Konstruktion erhöht.
-
DE-A-3125211 beschreibt eine Konstruktion, bei der die Auskleidung an
Trägerelementen befestigt ist, die I-Profile (Doppel-T-Profile) und L-Profile aufweisen und
die im Beton eingelassen sind. Diese Konstruktion ist jedoch gleichfalls im Hinblick
auf die Auskleidung unerwünscht starr und sehr kostenaufwendig zu realisieren, und
zwar wegen der großen Menge an Beton, die benötigt wird, um eine Unversehrtheit
bei Eintreten von seismischen Aktivitäten sicherzustellen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Behälterkonstruktion geschaffen, die
eine Betonwand und einen Betonboden mit einer korrosionsbeständigen Auskleidung
aufweist, die Edelstahlbleche umfaßt, die an die und in Berührung mit den Wänden
und dem Boden befestigt bzw. angebracht und miteinander verschweißt sind, außer an
den Übergangsbereichen der Wände und des Bodens, an denen die Auskleidung
gebogen ist, um "sanfte Ecken" - wie nachfolgend definiert - zu schaffen, um eine
Bewegung der Auskleidung relativ zu den Betonwänden und dem Betonboden
zuzulassen, wobei die sanften Ecken einen Bereich einschließen, um eine Lücke oder
einen leeren Raum oder ein zusammenfaltbares bzw. komprimierbares Material
bereitzustellen, und zwar zwischen der Edelstahlauskleidung und den Betonwänden
und dem Boden am Übergang der Wände und des Bodens, wobei die Edelstahlbleche
an den angrenzenden Betonwänden oder dem Betonboden mit Hilfe von Trägern mit
einem T-Profil befestigt sind, die in den Beton eingelassen sind, wobei die
Konstruktion dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kopfenden bzw. Flansche der genannten
T-förmigen Träger bündig mit der Oberfläche des Betons sind und daß die Bleche an
den Schweißstellen zwischen den Blechen an die Flansche der T-Träger angeschweißt
sind.
-
Die Bezeichnung "sanfte Ecke", wie sie zuvor und im Zusammenhang mit der
vorliegenden Patentbeschreibung verwendet wird, bezeichnet einen Bereich, der eine Lücke
oder einen leeren Raum oder ein zusammenfaltbares bzw. komprimierbares Material,
beispielsweise einen Schaum, zwischen der Edelstahlauskleidung und den
Betonwänden und dem Betonboden bereithält. Jegliches zusammenfaltbares bzw.
komprimierbares Material, das verwendet wird, muß der radioaktiven Umgebung standhalten
können und es wird aus diesem Grund bevorzugt, daß eine Lücke oder ein leerer
Raum verwendet wird.
-
Die Behälterkonstruktion kann ein Kühlbecken für Kernbrennelemente darstellen oder
eine trockene Sekundärkonstruktion, die um oder zwischen Teile einer
Verarbeitungsanlage für Kernbrennelemente gebaut sein kann, die Flüssigkeit beinhaltet.
-
Die Betonwand und der Boden, an denen die Auskleidung befestigt wird, können sich
unter einem Winkel treffen, der im wesentlichen rechtwinklig sein kann. Die
Auskleidung umfaßt korrosionsbeständige Metallbleche, die mit dazwischen befindlichen
Schweißnähten zusammengefügt sind, wobei die Bleche an den Ecken gekrümmt bzw.
gebogen sind, um eine sanfte Ecke bereitzustellen. Die Bleche bestehen aus Edelstahl.
-
Die Bleche sind an den anliegenden Betonwänden oder dem Boden mit Hilfe von
Trägern mit einem T-Profil befestigt, die in den Beton eingelassen sind, wobei ihr
Kopfteil bzw. Flansch bündig zur Oberfläche des Betons verläuft. Die Bleche sind an
die Flansche der T-Träger geschweißt, und zwar vorzugsweise an den Schweißnähten
zwischen den Blechen.
-
Die erfindungsgemäße Konstruktion erlaubt auf effiziente Art und Weise, daß die
Auskleidung auf dem Beton schwimmt bzw. mit Spiel aufliegt, während sie dennoch
ein hohes Maß an Befestigungsstärke zur Betonoberfläche aufrechterhält. Die so
möglich gewordene Flexibilität, die bei den vorherigen Konstruktionen gemäß dem
Stand der Technik nicht auftrat, ermöglicht es der Auskleidung vorteilhafterweise,
großen thermischen und seismischen Verschiebungen standzuhalten.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun in beispielhafter Weise
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Schemazeichnungen beschrieben werden,
in denen:
-
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Behälterkonstruktion darstellt, die eine
Auskleidung an einem Wand-/Bodenübergang zeigt;
-
Fig. 2 im Querschnitt eine Verankerung für die in Fig. 1 gezeigte Auskleidung
zeigt; und
-
Fig. 3 eine Perspektivansicht der in Fig. 1 gezeigten Auskleidung an einer
Ecke der Behälterkonstruktion darstellt.
-
Eine Edelstahlauskleidung, die aus einzelnen Edelstahlblechen gebildet ist, überdeckt
den Betonboden und die Betonwände eines Kühlbeckens 1. Die Auskleidung stellt den
primären Behälter (primäres containment) für das Kühlwasser dar.
-
Ein Verankerungsrost ist in den Betonboden 2 und in die Betonwände 3 des Beckens
eingelassen und mit Hilfe einer Anordnung von Verstärkungsträgern (nicht dargestellt)
in dem Beton verankert. Der Rost kann T-Träger 4 einschließen, die in den Beton
eingelassen sind, so daß die Oberseite bzw. Flansch der T-Träger bündig zur
Oberfläche des Betons verläuft. Die T-Träger 4 sind im Abstand angeordnet, und zwar
unter Abständen, die gleich den Abmessungen der einzelnen Auskleidungsbleche 5
sind. Man wird erkennen, daß andere Formen für den Rost zur Verankerung möglich
sind.
-
Die Auskleidungsbleche 5 aus Edelstahl sind auf Größe zugeschnitten und die Ränder
der Bleche 5 sind für eine Verschweißung vorbereitet und werden dann an die Roste
in dem Boden und in den Wänden angeheftet, wobei eine Lücke zwischen den
Rändem benachbarter Bleche 5 verbleibt, die mit der Mitte jedes T-Trägers
zusammenfällt. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Die Auskleidung wird fertiggestellt, indem man die
Lücken mit einem Schweißmaterial 6 ausfüllt, das die Bleche 5 miteinander
verschmilzt und die Bleche 5 an die T-Träger 4 anschweißt.
-
Spannungen, die in der Auskleidung hervorgerufen werden, begegnet man auf
zweierlei Art und Weise. Ein Teil der Kraft wird über die T-Träger 4 und die
Verstärkungsträger auf den Beton übertragen. Der verbleibende Teil wird zerstreut, indem man ein
gewisses Maß an Auskleidungsverschiebung zuläßt.
-
Damit sich die Auskleidungsbleche 5 unter seismischen und thermischen
Lastsituationen relativ zum Beton bewegen können, sind sog. "sanfte Eck"-Bereiche am
Übergang der Seitenkanten des Bodens 2 zur entsprechenden Bodenkante jeder der Wände
3 des Beckens 1 angeordnet. Die sanften Ecken 7 sind in Form von gebogenen
Stahlblechen 8 ausgebildet, die für einen sanften Übergang zwischen den
angrenzenden Wandblechen und Bodenblechen 5 sorgen. Das gebogene Blech 8 kann an der
sanften Ecke von einer Platte 9 mit der gleichen Krümmung wie das Blech 8
unterstützt werden, die an ihren Enden an den T-Trägern 4 angeschweißt sein kann.
-
Fig. 3 zeigt den Auskleidungsaufbau an einer unteren Ecke des Kühlbeckens. In
diesem Fall wird ein vorgefertigtes Eckstück 10 verwendet, um die sanfte Ecke an der
Ecke des Beckens bereitzustellen. Das Eckstück 10 ist an seinen Kanten an
angrenzende Auskleidungsbleche 5 angeschweißt.
-
In einer alternativen Ausführungsform, bei der die Konstruktion für einen sekundären
Behälter um Gefäße bzw. Kessel oder Rohre, die Flüssigkeit enthalten, sorgt und die
in einer Anlage zur Verarbeitung von Kernbrennelementen eingesetzt wird, kann diese
Konstruktion in einer ähnlichen Art und Weise, wie in den Zeichnungen dargestellt,
aufgebaut sein.