DE3018818C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine erdbebensichere Lage­ rung für einen kreiszylindrischen Druckbehälter gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Druckbehälter großer Abmessungen werden insbesondere zur Auf­ nahme von Kernkraftwerkskomponenten gebaut. Sie bestehen aus einer drucktragenden Außenhülle aus vorgespanntem Beton, die eine Kaverne umschließt, und einem Liner zur Abdichtung der Kaverne. Bei solchen Druckbehältern ergeben sich Probleme in Bezug auf ihre Lagerung. Die Lagerung soll sicher sein bei Verschiebungen aus Erdbeben. Verformungen des Betonkörpers durch Kriechen sowie auch durch Temperaturbelastungen bei Be­ triebs- und Störfällen sollen aufgefangen werden. Sie soll außerdem Verschiebungen des Spannbetondruckbehälters aus hypo­ thetischen Lastfällen aufnehmen.

Bekannt sind Anordnungen zur Lagerung von Reaktordruckbehäl­ tern, die die infolge einer Wärmedehnung des Druckbehälters entstehenden Radialkräfte aufnehmen können. So wird beispiels­ weise in der DE-AS 24 32 011 eine Anordnung zur wärmebewegli­ chen Lagerung eines Reaktordruckbehälters beschrieben, der mittels Biegefedern an den Halteteilen einer den Druckbehälter mit einem Spalt umgebenden Berstsicherung befestigt ist. Da­ durch sollen hohe axiale Verspannkräfte auf den Reaktordruckbe­ hälter innerhalb seiner Berstsicherung ausgeübt werden können und dabei seine begrenzte radiale, ihn zentrierende wärmebeweg­ liche Lagerung an den Halteteilen seines Widerlagers gewährlei­ stet sein. Der Reaktordruckbehälter ist daher über Biegefedern gelagert, welche mit ihrem einen Ende an den Halteteilen und mit ihrem anderen Ende an den Stützteilen des Reaktordruckbe­ hälters so befestigt sind, daß sie durch die Axiallast des Reaktordruckbehälters auf Zug und durch seine radiale Wärmedeh­ nung auf Biegung beansprucht werden. Diese Konstruktion setzt einen den Reaktordruckbehälter umgebenden Spalt voraus.

Weiterhin ist aus der DE-OS 20 21 031 eine Vorrichtung zur Verhütung von Erdbebenschäden an Gebäuden bekannt. Diese Vor­ richtung hat Lager, die aus einem Wackelkörper und Rollplatten zur Halterung des Wackelkörpers bestehen. Sie haben die Aufga­ be, eine Erdbebensicherung zu schaffen, wobei die Beschleuni­ gungs- und Stoßkräfte auf das Gebäude auf eine zulässige Größe reduziert werden sollen. Mittels der Wackelkörper werden bei Erdschwingungen in horizontaler Richtung auftretende Bewegungen des Fundamentes in vertikale und horizontale Bewegungskomponen­ ten zerlegt und durch Schwingungsteilung die Beschleunigungs­ kräfte am Aufgehenden reduziert.

Dies wird hauptsächlich dadurch erreicht, daß der Stützkörper zwei Kugelkalotten aufweist, deren Radien größer als die halbe Höhe des Stützkörpers sind, und daß der Stützkörper zusammen mit dem aufliegenden Aufgehenden ein schwingungsfähiges System bildet. Die Nachteile dieses Systems bestehen in der ungesi­ cherten Auslenkung beim Maximalfall sowie der punktförmigen Auflagekraft des Wackelkörpers an den Lagerschalen.

Bekannt ist auch eine Stützkonstruktion für einen Kernreaktor, die aus mehreren auf einer festen Bodenplatte angeordneten Stützen besteht. Auf diesen Stützen ist unter Zwischenschaltung von Rollen und dergleichen ein Tragmantel gelagert, der seiner­ seits den Kernreaktor trägt. Diese Stützkonstruktion ist in der DE-AS 15 59 153 dargestellt. Hierbei ist durch den Ringkörper und die Höhe der Stützen eine undefinierte Schwankungsbreite des Systems gegeben bzw. im Maximalfall eine Knickgefahr des Ringkörpers an den beanspruchten Stellen nicht ausgeschlossen.

In der nachveröffentlichten DE-OS 29 03 758 werden eine Stütz­ konstruktion für einen vorgespannten zylindrischen Druckbehäl­ ter und ein Verfahren zu ihrer Errichtung beschrieben, bei der der Druckbehälter sich über mehrere radial ausgerichtete vorge­ spannte Lager auf einer Ringstützwand abstützt. Die Lager sind ausbaubar angeordnet und nehmen auch horizontale Lasten aus Behälterverschiebungen auf. Größere horizontale Lasten, wie sie bei Erdbeben auftreten können, werden durch vertikal angeordne­ te Lager aufgenommen. Die bei großen Druckbehältern zu erwar­ tende Verschiebung infolge Kriechen und Schwinden sowie beim Aufheizen und Abkühlen der Druckbehälter ruft dabei unerwünsch­ te Zusatzbeanspruchungen für die Lager hervor.

Aus der niederländischen Zeitschrift "Nuclear Engineering and Design", 1970, Seite 304, ist eine gattungsgleiche erdbeben­ sichere Lagerung eines Druckbehälters bekannt. In der gleichen Zeitschrift wird auf den Seiten 62 und 63 ein auf einzelnen Stützen und dazwischen angeordneten Gummiplatten gelagerter Druckbehälter beschrieben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich daher die Erfindung die Aufgabe, eine erdbebensichere Lagerung für einen Druckbehälter gemäß Oberbegriff anzugeben, die ohne Wartungs­ aufwand über die gesamte Lebensdauer die aus dem Betrieb des Druckbehälters resultierenden Beanspruchungen aufnimmt. Die gestellte Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst.

Die Ausführung als Einzellager ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Lager auf der Ringstützwand. Die Kühlspalten zwi­ schen den einzelnen Lagern gewährleisten einen Kühlmittelstrom zur gleichmäßigen Temperierung der Lager. Eine unzulässige Temperaturbelastung der Lager über die gesamte Standzeit tritt daher nicht auf.

Die Mörtelschicht, auf der die Lager positioniert sind, ermög­ licht es, daß die Lagerhöhe für ein günstiges Schwingungsver­ halten optimiert werden kann und sich eventuelle Bautoleranzen ausgleichen lassen. Die Anordnung der Lager auf der Ringstütz­ wand ergibt definierte Kühlspalte.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Lager auf zwei konzen­ trischen, zueinander axial versetzten Lagerebenen der Ring­ stützwand gleichmäßig verteilt anzuordnen. Durch diese zwei Ebenen entsteht eine stufenförmige Anordnung, wobei die innere Lagerebene oben und die äußere Lagerebene darunter angeordnet ist. Die senkrechten Flächen der Ringstützwand und des Spannbe­ tondruckbehälters bilden für den Lastfall Erdbeben einen An­ schlag für den Druckbehälter.

Eine einfache Ausführungsform besteht darin, daß die Lager als axiale Lager mit Plastik-Zwischenlagen und mit Stahleinlagen ausgeführt und mit opitimierter Höhe ausgelegt sind. Hierzu werden wechselseitig Schichten übereinander gelegt, Plastik- Zwischenlage, Stahleinlage usw. Die Anzahl der wechselseitigen Schichten ergibt die Gesamthöhe der Lager. Hierbei entscheidet die Gesamthöhe der Lager über die Schwankungsbreite bis zum Anschlag, d. h. eine große Lagerhöhe ermöglicht einen großen zurückzulegenden Weg im Belastungsfall. Die Zwischenlagen aus Plastik wirken bei den hohen Drücken wie ein Schmierfilm. Eine Variation hierzu ist ein Plastiklager, welches mit Stahl­ einlagen zu einem Block vergossen ist. Dieser gegossene Block aus Plastik oder anderem gießbaren Material gibt den Stahlein­ lagen Festigkeit und wirkt somit stabilisierend.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Lagerung schematisch anhand eines Beispiels dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Spannbetondruckbehälter im Längsschnitt mit einer Ringstützwand,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das System Spannbeton­ druckbehälter/Ringstützwand, der durch die Lagerebenen zwischen Spannbetondruckbehälter und Ringstützwand gelegt ist,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Ringstütz­ wand mit der Lagerung und

Fig. 4 eine Ausführung der Lager in Blockform mit Pla­ stik-Zwischenlagen und Stahleinlagen.

Die Fig. 1 zeigt einen kreiszylindrischen Spannbetondruckbehäl­ ter 10 mit dem Innenraum für die hier nicht näher gezeigten Kernkomponenten. Der Spannbetondruckbehälter 10 liegt auf einer Ringstützwand 14 auf, welche in einem Fundament 16 gegründet ist. Zwischen der Ringstützwand 14 und dem Spannbetondruckbe­ hälter 10 liegen in zwei Lagerebenen 24, 26 in einem Ring an­ geordnete Lager 12, 13. Die obere Lagerebene 24 befindet sich im Innenraum der Ringstützwand 14. Die untere Lagerebene 26 ist außen an der Ringstützwand 14 angeordnet.

Fig. 2 zeigt die Kreisform der Ringstützwand 14 mit den zwei Lagerebenen 24, 26 und die ringförmige Verteilung der Lager 12, 13. Diese ist so gewählt, daß ein Kühlspalt 18 zwischen den Lagern 12, 13 entsteht. Diese Kühlspalte 18 sind erforderlich, damit der Kühlstrom 28 die Lager 12, 13 auf einer gleichmäßigen Temperatur hält.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Lagerung in einer Vergröße­ rung. Hierin ist die Ringstützwand 14 mit den Lagern 12, 13 und dem Spannbetondruckbehälter 10 erkennbar. Die Lager 12, 13 liegen auf einer Mörtelschicht 15, welche auf der Ringstützwand 14 aufgetragen ist. Die obere Begrenzung der Lager 12/13 bildet eine Stahlschalung 20 des Spannbetondruckbehälters 10. Ein Anschlag 25 für den Druckbehälter 10 ergibt sich aus der Trep­ penform der zwei Ebenen 24 und 26. Gleichzeitig gewährt dieser Anschlag 25 Raum für den Kühlstrom 28. Die Lager 12, 13 haben mehrere Stahleinlagen 30, die die gesamten auftretenden Bela­ stungen durch die großen Flächen aufnehmen und über die Ring­ stützwand 14 in das Fundament 16 ableiten. Weiterhin ist zu erkennen, daß die Stahlschalung 20 als Abschluß des Spannbe­ tondruckbehälters 10 an dem unteren Lager 12 so vorbeigeführt wird, daß der Kühlstrom 28 nicht unterbrochen wird. Die Gesamtform der Lager 12, 13 in dieser Ausführung ist blockförmig, wobei die Höhe der Blockform über die Größe des Verschiebungsweges 22 entscheidet.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung der Lager 12, 13. Hierbei liegen schichtweise Plastik-Zwischenlagen 11 und Stahleinlagen 30 übereinander. Die Zwischenlagen 11 wirken bei den hohen Drücken wie ein Schmiermittel. Die einzelnen Lagen übereinander gelegt ergeben eine stabile Lagerform. Hier entscheidet die Höhe der Einzellagen (Plastik-Zwischenlage, Stahleinlage) über die Größe des Verschiebungsweges 22. Das heißt, je mehr Ein­ zellagen übereinander liegen, desto größer wird der Verschie­ bungsweg 22.

Claims (6)

1. Erdbebensichere Lagerung für einen kreiszylindrischen Druckbehälter, vorzugsweise Reaktordruckbehälter aus Spannbeton, mit einer Ringstützwand und mit einem zwischen der oberen Stirnfläche der Ringstützwand und der Untersei­ te des Druckbehälters angeordneten elastischen Ring, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ring aus einzelnen Lagern (12, 13) gebildet ist, die nebeneinander in engem Abstand angeordnet sind und zwischen sich Spalte (18) für ein Kühlmittel aufweisen, das zur gleichmäßigen Temperierung der Lager (12, 13) die Spalten (18) durchströmt, und daß die Lager (12, 13) auf einer Mörtelschicht (15) gebettet sind.

2. Erdbebensichere Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lager (12, 13) auf zwei konzentrischen, zueinander axial versetzten Lagerebenen (24, 26) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

3. Erdbebensichere Lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die innere Lagerebene (24) oben und die äußere Lagerebene (26) stufenförmig darunter angeordnet ist.

4. Erdbebensichere Lagerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Lagerebenen (24, 26) eine vertikale Fläche vorgesehen ist, die als Anschlag (25) für den Druckbehälter (10) im Lastfall Erdbeben dient.

5. Erdbebensichere Lagerung nach einem der vorherigen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (12, 13) Blöcke aus mit Stahleinlagen (30) versehener Plastikmasse (17) sind.

6. Erdbebensichere Lagerung nach einem der vorherigen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Mörtel­ schicht (15) auf der Stützfläche der Ringstützwand (14) entsprechend der optimalen Lagerhöhe für günstiges Schwin­ gungsverhalten festgelegt ist.