DE2856013A1 - Verfahren zur linerleckortung und dafuer geeignetes linerleckortungssystem - Google Patents

Description

Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit "beschränkter Haftung

Verfahren zur Linerleckortung und dafür geeignetes Linerleokortungssystem

Die Erfindung "bezieht sioh auf ein Verfahren zur Linerleckortung für einen Liner mit anliegenden, gegebenenfalls aufgeschweißten Kühlrohren sowie auf ein Linerleckortungssystem für einen solchen Liner, das ein System oder Raster von zum Beton hin offenen Leitungen mit Einzelabsperrmitteln sowie Sammel- und Absaugeinrichtungen und Helium- beziehungsweise Leckgasdetektormittel umfaßt.

Spannbetonbehälter, wie sie für den gasgekühlten Hochtemperaturreaktor verwendet werden, sind üblicherweise mit einer innenliegenden Auskleidung aus etwa 10 - 20 mm dickem Stahlblech, dem sogenannten Liner, versehen. Dieser bildet eine gasdichte Auskleidung des Spannbetondruckbehälters, mit dem er primär formschlüssig verbunden ist. Der Liner überträgt den Behälterinnendruck auf den Betonkörper und er dient als Träger für eine thermische Isolierung des Betons. Die metallische Dichthaut des Liners ist daher üblicherweise mit einer metallischen oder keramischen Isolierung sowie einem Kühlsystem versehen, das durch am Liner anliegende, gegebenenfalls aufgeschweißte Kühlrohre auf der Betonseite des

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Liners gebildet wird.

Die Dichtigkeit des Liners ist für die Betriebstüchtigkeit des Spannbetondruckbehälters maßgebend. Bereits kleine Linerdefekte können zur Einschränkung des Reaktorbetriebes beziehungsweise zur Stillegung desselben führen. Zwar wird der Liner bisher für eine Lebensdauerbelastung ausgelegt, jedoch läßt sich in Anbetracht der erheblichen Belastungen, denen der Liner während des Betriebes ausgesetzt ist, ein Auftreten von Linerlecks während der Lebensdauer eines Kraftwerks nicht mit Sicherheit ausschließen. Eine wesentliche Forderung, die an solche Systeme gestellt wird, besteht daher in der Früherkennung und Lokalisierung von Schäden, um Reparaturen rechtzeitig und gezielt durchführen zu können.

Für die Leckerkennung läßt sich das an einer Sohadstelle des Liners in den Betonkörper gelangende Leckagegas ausnutzen,und es wurde daher bereits ein Leckortungssystem entwickelt, das im wesentlichen durch im Beton verlegte perforierte Rohrleitungen mit äußeren Sammel- und Absperrorganen und eine Vakuumpumpe sowie ein Helium- beziehungsweise Leokagegasanzeigegerät gebildet wird.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß eine Leckortung um so rascher erfolgen kann, je geringer der Abstand des Sammelsystems zum Liner ist, sowie davon, daß an der Grenzfläche Beton-Liner Delaminierungen im Laufe der Zeit unvermeidlich sein werden, wurde nun ein besonders einfaches und wirksames Leckortungssystem entwickelt, dem zusätzlich im Falle von Leckagen eine

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Draiiiagewirkung zur Verhinderung von druckbeanspruchten Rissen im Beton zukommt.

Im einzelnen ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Linerleckortung für einen Liner mit anliegenden,gegebenenfalls aufgeschweißten Kühlrohren dadurch gekennzeichnet, daß die Liner-Kühlrohrbelegung zur Leckagegasdetektion und Leckbereichsortung ausgenutzt wird.

Ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Linerleckortungssystem ist im wesentlichen gekennzeichnet durch zum Beton hin offene Nuten unter den Kühlrohren an der Grenzfläche Kühlrohr-Liner als Leokgaspfade.

Gemäß einer speziellen Ausführungsart der Erfindung werden die Leckgaspfade durch Nuten an den Kühlrohrwandungen gebildet.

Gemäß der Erfindung werden also dem Leokagegas direkt auf dem Liner vorgesehene definierte Pfade angeboten, die zum großen Teil ohne zusätzliche Verlegemaßnahmen erzielt werden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß die unter (beziehungsweise an) den Kühlrohren an der Liner-Betongrenzfläche gebildeten Kanäle zum einen während des Betonierens nicht zugesetzt werden und zum anderen offene Verbindungen zur Umgebung hin erhalten und daß bei einem Abbiegen der Kühlrohre von der Linerwandung für eine angemessene Überleitung des Kanals in eine Absaugleitung gesorgt wird.

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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen besser verständlich werden. Es zeigen:

Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch

einen Abschnitt einer Druckbehälterwandung aus Betonkörper und Linerdiohthaut;

Figur 2 verschiedene Ausführungsformen von

in Kühlrohrwandverdiokungen gebildeten Leokagegaskanälen gemäß der Erfindung;

Figur 3 Einen Übergang vom am Liner gebildeten Leokagegaskanal zur Absaugleitung und

Figur 4 ein Absaug- und Detektionssystem für Leckagegas.

Gemäß Figur 1 ist ein Reaktordruckbehälter aus einem Betonkörper 1 mit anliegendem Liner 2 auf der Betonseite des Liners mit daran anliegenden Kühlrohren 3 versehen, durch die Kühlmittel (üblicherweise Kühlwasser) geleitet wird. Die Linerhaut ist im übrigen im Betonkörper über Kopfdübelbolzen 4 verankert.

Das Kühlrohrsystem wird üblicherweise durch Vierkantrohre gebildet, die am Liner anliegen und mit diesem verschweißt (Schweißnähte 5) sein können. Diese Kühlrohre schützen den Beton vor einem Wärmestau, wobei davon ausgegangen wird, daß ein großflächiges Aufliegen der Rohre auf dem Liner infolge von Fertigungsungenauigkeiten und Schweißspannungen nioht erwartet werden kann.

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Die in der Zeichnung dargestellten Rohre müssen mit dem Liner nicht notwendigerweise mechanisch fest verbunden werden, sondern es reicht aus, wenn während des Betonierens dafür gesorgt wird, daß der Kontakt zwischen Kühlrohr und Liner nicht durch dazwischentretende Betonmassen gestört wird. Die Kühlrohre könnten also auch lediglich durch Punktschweißungen angeheftet oder - soweit brauchbares Material zur Verfügung steht, das entweder wärmebeständig ist oder bei Wärmezersetzung keine störenden Rückstände hinterläßt mit dem Liner verklebt werden. Eine solche Klebverbindung setzt voraus, daß der Kleber gasdurchlässig ist oder andere Gaswege wie Sohlitze oder ähnliches vorhanden sind, über die das Leokgas aus der Umgebung zum Leckgaspfad zwischen Liner und Kühlrohr gelangen kann.

Das Kühlsystem erstreckt sich nicht nur über die Core- und Nebenkavernen, sondern auch über den Bereich der Durchführungsliner und zum Teil auch über Anschlüsse der Kavernen wie zum Beispiel Brennelementzuführungsrohre, Steuerstabrohre, Montagestopfen, Gebläsestopfen und so weiter. Der Abstand der Rohre untereinander liegt entsprechend der Wärmebelastung der einzelnen Linerzonen zwisohen circa 100 mm und circa 150 mm.

Die gemäß der Erfindung allgemein unter den Kühlrohren an der Liner-Xühlrohrgrenzfläohe gebildeten,als Leckgaspfade wirkenden Kanäle 6 werden insbesondere durch Nuten an oder insbesondere, wie in Figur 2 gezeigt wird,

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in den Kühlrohrwandungen gebildet, die entsprechende Verdiokungen aufweisen. Diese Nuten lassen sich einfach beim Ziehen oder Strangpressen der Rohre erzeugen.

In Figur 2 werden unterschiedliche Profile (a bis c) solcher in Wandverdickungen gebildeten Kanäle 6 gezeigt. Die Abmessungen dieser Nuten sollten so gewählt werden, daß pro Rohrteilstück (das heißt innerhalb der am Liner anliegenden Strecke des Rohres) eine ausreichende Leckgasströmung vermittels einer Absauganlage erreicht werden kann. Außerdem dürfen die Nuten nicht zu unzulässigen Beanspruchungen des Liners bei der Druckübertragung führen. Dies ist jedoch nicht zu erwarten, da die Nutbreite auf jeden Fall so dimensioniert werden kann, daß unzulässige Belastungen ausgeschlossen werden können. Die Wärmeabführung aus den Beton-Linergrenzfläohenbereioh wird durch den Leckagegaskanal 6 nicht wesentlich beeinflußt. Sofern eine direkte Übertragung vom Liner zum Rohr hin über die Schweißnaht angestrebt wird, so bleibt diese im wesentlichen bestehen, auoh könnte durch entsprechende Gestaltung (siehe Figur 2c) dafür gesorgt werden, daß trotz der zum Liner hin gebildeten Nvb eine ausreichende Kontaktfläche zwischen dem Liner und dem Kühlrohrmaterial verbleibt.

Eine die gesamte Linerfläche erfassende Leokageüberwachung des Liners setzt allerdings voraus, daß die vorstehend beschriebenen Leckgaskanäle eine Verbindung

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zum Beton hin aufweisen. Eine solche Verbindung kann zum Beispiel durch eine unmittelbar nach dem Strangpressen erzeugte Quernutung zum Beispiel durch Sägeschlitze 7 erreicht werden, die bei auf den Liner aufgeschweißten Kühlrohren bis über die Schweißnaht reichen und so schmal sind, daß die Schweißverbindung durch das Vorhandensein der Schlitze praktisch nicht beeinträchtigt wird. Schlitzbreiten bis zu etwa 3 mm lassen sich bequem herstellen und bei der Schweißverbindung der Kühlrohre mit dem Liner problemlos überbrücken.

Im übrigen muß dafür gesorgt werden, daß die Kanäle 6 beim Betonieren nicht über die Schlitze zugeschlämmt werden, was gegebenenfalls durch Einbringen offenporiger Einsätze möglich ist. Solche Einsätze können zum Beispiel aus Schaumstoffen oder Sintermetallprofilen oder Faserpreßmassen, wie Steinwolleteilen, gebildet werden. Man kann auch durch kleinflächiges Vorbetonieren der Ecken oder Winkel zwischen Kühlrohr und Liner erreichen, daß die Kanäle 6 beim eigentlichen Betonieren nicht durch Betonbrei zugesetzt werden.

Im Falle von am Liner nur anliegenden Kühlrohren bleibt die Grenzfläche Kühlrohr-Liner infolge unvermeidbarer Fertigungsungenauigkeiten stets gasdurchlässig, so daß Quernuten oder dergleichen dann nicht erforderlich sind. Die anliegende Betonmasse kann als gasdurchlässig betrachtet werden, jedoch ist beim Betonieren zum Beispiel durch eine poröse Abdeckung der Kühlrohr-Liner-Obergangszone dafür zu sorgen, daß die Kanäle 6 von Betonmasse freibleiben.

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Die Herausführung der Gaspfade aus dem Beton kann nach Verlassen des Einers über herkömmliche Rohre 8 (siehe Figur 3) erfolgen, wobei entsprechende Übergangsstücke 9 von glockenartiger Gestalt und ein poröser Abschluß 10 des Leckgaspfades 6 für eine angemessene Überführung des Leokagegases in die Rohre 8 sorgen, von woaus das Gas über Sammel- und Absperreinrichtungen bis zum Detektor gelangt.

Die KühlrohrbeIegung des Liners ermöglicht eine Leckbereichsortung in der Rohr-Verlegerichtung, die üblicherweise für die Lokalisierung von Schaden an kleineren Reaktorkavernen, wie Durchführungen oder dergleichen, ausreicht. Für die großflächigen Behälter werden dagegen zusätzlich im Beton in üblicher Weise geschaffene Kanäle 11 (siehe Figur l) senkrecht zur Kühlrohrrichtung (meist in vertikaler Richtung) vorgesehen, mit deren Hilfe das für eine Lokalisieren von Schadensfällen erforderliche Raster gebildet wird.

Für die Lokalisierung eines Schadensfalls müssen die einzelnen Leckgaspfade gesondert kontrollierbar sein, wofür ein Sammel- und Absperrsystem mit entsprechenden Absauganlagen und Fachweisgeräten (mit Helium-Detektor bei entsprechender Corefüllung), wie in Figur 4 angedeutet ist, vorgesehen wird.

Solche Systeme für eine systematische Durchprüfung von Einzelleitungen sind an sich bekannt und brauchen hier nur kurz skizziert zu werden: Von den einzelnen Linerbereichen ankommende Leitungen 12 werden in sogenannten

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Vorsammlern 13 zusammengefaßt, die mit Zwisohensammlern 14 in Verbindung stehen. Als Endstufe dient ein Hauptsammler 15, von woaus das Gas mittels einer Absauganlage 16 zum Heliumdetektor 17 und von dort zur Aktivitätskontrolle 18 gebracht wird, die eine Entscheidung darüber trifft, ob das überwachte Gas zur Abluft (über 19) oder zu einer Aktivitätssammelstelle (über 20) gegeben werden soll. - Ein Lokalisierungssammler 21 bietet die Möglichkeit, parallel abzusaugen und zu lokalisieren.

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Claims (6)

2356013 Kernforschungsanlage Julien Gesellschaft mit beschränkter Haftung Patentansprüche

1. Verfahren zur Linerleckortung für einen Liner mit anliegenden, gegebenenfalls aufgeschweißten Kühlrohren, dadurch gekennzeichnet , daß die Liner-Kühlrohrbelegung zur Leckagegasdetektion und Leokortung ausgenutzt wird.

2. Linerleck-Ortungssystem für einen Liner mit anliegenden, gegebenenfalls aufgeschweißten Kühlrohren, das ein System oder Raster von zum Beton hin offenen Leitungen mit Einzelabsperrmitteln sowie Sammel- und Absaugeinrichtungen und Heliumbeziehungsweise Leckgasdetektormittel umfaßt, gekennzeichnet durch zum Beton (l) hin offene Nuten unter den Kühlrohren (3) an der Grenzfläche Kühlrohr-Liner als Leokgaspfade (6)

3. Linerleck-Ortungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leckgaspfade (6) durch Nuten an den Kühlrohrwandungen gebildet werden.

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4. Linerleck-Ortungssystem nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch offenporige Übergangsstücke zwisohen Nut und Beton an der Liner-Beton-G-renzflache, insbesondere in Form von S.intermetallstücken.

5. Linerleck-Ortungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdurchlässe bei aufgeschweißten Rohren durch Quernuten (7), insbesondere durch bis etwa 3 mm breite Schlitze, in den seitlichen Hutbegrenzungen gebildet werden und durch offenporige Ausfüllungen verschlossen und einige mm tiefer sind als die Schweißnahthöhe.

6. Linerleck-Ortungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Ausfüllungen durch Sintermetallkeile gebildet werden.

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