(19) |
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(11) |
EP 1 623 077 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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11.07.2007 Patentblatt 2007/28 |
(22) |
Anmeldetag: 04.05.2004 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2004/004734 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2004/099518 (18.11.2004 Gazette 2004/47) |
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(54) |
TECHNISCHE ANLAGE, INSBESONDERE KERNKRAFTANLAGE
TECHNICAL INSTALLATION, ESPECIALLY NUCLEAR POWER PLANT
INSTALLATION TECHNIQUE, NOTAMMENT CENTRALE NUCLEAIRE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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FR |
(30) |
Priorität: |
05.05.2003 DE 10320100
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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08.02.2006 Patentblatt 2006/06 |
(73) |
Patentinhaber: AREVA NP GmbH |
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91058 Erlangen (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- TRUBNIKOW, Wladimir
63069 Offenbach (DE)
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(74) |
Vertreter: Walkenhorst, Andreas et al |
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Tergau & Pohl Patentanwälte
Eschersheimer Landstrasse 105-107 60322 Frankfurt am Main 60322 Frankfurt am Main (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 928 851 DE-U- 20 016 088
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DE-A- 3 240 599 US-A- 6 012 256
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine technische Anlage mit einer Anzahl von jeweils von einer
Anzahl von Trägern abgestützten Systemkomponenten und mit einer Anzahl von druckführenden
Leitungen, wie beispielsweise aus
EP-A-0 928 851 bekannt. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Kernkraftanlage.
[0002] In einer Vielzahl technischer Anlagen, insbesondere in Kernkraftanlagen, können,
beispielsweise zur Führung eines Strömungsmediums, druckführende Leitungen zum Einsatz
kommen. Je nach der Auslegungscharachteristik der jeweiligen technischen Anlage kann
der Auslegungsdruck des in derartigen Leitungen geführten Strömungsmediums sehr hoch
gewählt sein, so dass es beim mechanische Versagen der Leitungen oder einzelner Leitungselemente
zu erheblicher mechanischer Belastung der unmittelbaren Umgebung der jeweiligen Leitungen
kommen kann. Um in derartigen Fällen ein Störfallszenarium handhabbar zu machen, können
die druckführenden Leitungen insbesondere mit sogenannten Versagensfestpunkten versehen
sein, so dass im Falle eines mechanischen Versagens zumindest der Ort und die unmittelbare
Umgebung eines Störfalls planbar und somit beherrschbar sind.
[0003] Im Falle eines mechanischen Versagens einer derartigen, insbesondere mit einer Sollbruchstelle
versehenen Leitung, das insbesondere zum vollständigen Rohrbruch führen kann, können
die nach dem Rohrbruch freien Rohrenden in Folge des möglicherweise hohen Auslegungsdrucks
des in den Leitungen geführten Strömungsmediums beträchtlichen mechanischen Verformungen
ausgesetzt sein und dabei mit erheblichen Kräften auf umgebende Bauteile einwirken
sogenannte "Schlagende Rohrenden". Dies kann insbesondere zur teilweisen oder vollständigen
Zerstörung von im Umgebungsbereich der druckführenden Leitungen angeordneten Systemkomponenten
führen. Insbesondere in dem Fall, in dem Systemkomponenten in der Umgebung der druckführenden
Leitungen über eine Anzahl von Trägern abgestützt sind, wie dies insbesondere für
den Fall von sogenannten Bedienungs- oder Begehungsbühnen vorgesehen sein kann, kann
die Einwirkung eines derartigen freigewordenen Rohrendes auf einen oder einige der
Träger durch die über diesen weitergegebene Verformung auch zu einer Zerstörung der
jeweiligen Systemkomponente führen, wobei diese ihrerseits weitere in ihrem Umgebungsbereich
angeordnete Komponenten, wie beispielsweise weitere Druckleitungen oder Meßleitungen,
in Mitleidenschaft ziehen kann. Damit kann in einem Störfall durch mechanisches Versagen
einer druckführenden Leitung über deren unmittelbaren Umgebungsbereich hinaus ein
vergleichsweise großer Sekundärschaden an weiteren Systemkomponenten entstehen.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine technische Anlage der oben genannten
Art anzugeben, die auch bei einem mechanischen Bruch einer druckführenden Leitung
in besonderem Maße gegen weiterführende Beschädigungen von Systemkomponenten abgesichert
ist.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, in dem zumindest einer der Träger in einem
bei einem Rohrbruch einer druckführenden Leitung erwarteten Trefferbereich segmentiert
ausgebildet ist.
[0006] Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der bei einem Rohrbruch einer
druckführenden Leitung zu erwartende Gesamtschaden besonders gering gehalten werden
kann, indem die Weiterleitung der bei einem Rohrbruch durch die ausschlagenden Rohrenden
übertragenen Kräfte und Deformationen von Systemkomponenten auf weitere Systemkomponenten
möglichst unterbunden wird. Ein besonders geeigneter Ansatzpunkt für eine derartige
Unterbindung der Weiterleitung von eingeleiteten Kräften sind zur Abstützung der Systemkomponenten
verwendete Träger wie beispielsweise Stahlträger. Beispielsweise kann bei einer ausschlagenden
Rohrleitung eines Hochdrucksystems das Auftreffen eines freigewordenen Rohrleitungsendes
auf einen derartigen Träger zur Verformung der insgesamt von diesem abgestützten Systemkomponente
als Ganzes führen, so dass über diese Systemkomponente eine ungewollte Weiterleitung
der Kräfte und Zwangswege auch in weitere Komponenten wie beispielsweise Rohrleitungen
oder Meßleitungen ausgehen könnte. Um daher die Übertragung der Kräfte von den Trägern
in die jeweilige Systemkomponente hinein zu unterbinden, sind die Träger zumindest
in einem, insbesondere durch Analyse der möglicherweise vorgesehen Sollbruchstellen
eingrenzbaren, erwarteten Trefferbereich derart ausgebildet, dass statt einer Weiterleitung
der eingeleiteten Kräften ein Ausweichen einzelner Systemteile möglich ist. Dazu sind
die jeweiligen Träger im erwarteten Trefferbereich in der Art von Adapterstücken segmentiert
ausgeführt, so dass einzelne Segmente im Bedarfsfall vom freigewordenen Rohrleitungsende
herausgeschlagen werden können, ohne dass Sekundärwirkungen auf die angrenzenden Segmente
oder etwa auf die Systemkomponente insgesamt auftreten können.
[0007] Vorteilhafterweise sind benachbarte Segmente des oder jedes segmentiert ausgeführten
Trägers dabei derart miteinander verbunden, dass die Verbindungsstellen maximal mit
einer vorgegebenen Grenzscherkraft belastbar sind. Damit ist erreichbar, dass im Normalfall,
also ohne berstende oder schlagende Rohrleitungen, der Träger insgesamt noch eine
ausreichende Tragkraft aufweist und somit funktionsgerecht einsetzbar ist. Falls jedoch
der auslegungsgemäß nunmehr zu behandelnde Störfall, nämlich ein Rohrleitungsbruch,
eintritt, der den jeweiligen Träger mit einem freigewordenen Leitungsende beaufschlagt,
so soll infolge der dabei auf Grund des Auslegungsdrucks des mitgeführtem Strömungsmediums
auf das jeweilige Segment einwirkenden Kräfte, die in den Verbindungsstellen zu Scherkräften
führen, ein Herausschlagen des jeweiligen Adapterstücks oder Mittelsegments resultieren.
Die für die maximale Belastung vorgesehene Grenzscherkraft ist dabei somit zweckmäßigerweiser
unterhalb der für einen derartigen Störfall zu erwartenden Scherkraft in den Verbindungsstellen
gewählt.
[0008] Eine besonders einfache Montiermöglichkeit für eine derartige segmentiert gewählte
Trägerstruktur ist erreichbar, indem benachbarte Segmente des oder jedes segmentiert
ausgeführten Trägers vorteilhafterweise über Schraubverbindungen miteinander verbunden
sind. Um dabei im Bedarfsfall, also für den auslegungsgemäß vorgesehenen Anschlag
eines freigewordenen Rohrleitungsendes am jeweiligen Segment, ein zuverlässiges Herauslösen
dieses Segments aus dem Gesamtverbund zu gewährleisten, sind die Verbindungsschrauben
der oder jeder Schraubverbindung vorteilhafterweise in einer Anzahl von Langlöchern
geführt. Diese erlauben ein Herauslösen des jeweiligen Segments in besonders zuverlässiger
Weise, indem das oder jedes Langloch in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung in einer
für einen Aufprall einer Leitungskomponente auf das jeweiligen Segment erwarteten
Ausweichrichtung offen ausgeführt ist. Durch die solchermaßen vorgesehenen Langlöcher
ist insbesondere gewährleistet, dass im Auslösefall hinreichend freie Wege vorliegen,
so dass es zu keiner wesentlichen Beinflussung des laufenden Prozesses oder der angebundenen
Systeme kommt. Die Funktionsfähigkeit der Verbindung wird dabei zweckmäßigerweise
durch entsprechend dimensionierte Schrauben mit entsprechendem Schaft für die Übertragung
der solchermaßen limitierten Querkräfte sichergestellt. Dazu kann im Bedarfsfall zweckmäßigerweise
auch eine gezielte Vorspannung der Konstruktion, insbesondere mittels Federringen,
vorgesehen sein.
[0009] In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kommen die erfindungsgemäß vorgesehenen
segmentiert ausgeführten Träger in einer Kernkraftanlage zum Einsatz. Dabei kann insbesondere
vorgesehen sein, als solche nicht sicherheitsrelevante Systemeinbauten innerhalb des
Druckbehälter oder des Außenmantels der Kernkraftanlage mit derartigen Trägern zu
versehen. Vorteilhafterweise ist dabei eine Begehungs- oder Bedienungsbühne als von
einer Anzahl derartig segmentierter Träger abgestützte Systemkomponente ausgeführt.
Gerade an den üblicherweise in einer Kernkraftanlage vorgesehenen Begehungs- oder
Bedienungsbühnen können nämlich eine Vielzahl von Meß- oder Prüfleitungen entlang
geführt sein, die bei einer Zerstörung der jeweiligen Bühne in der Art eines Sekundärschadens
ebenfalls mit abgerissen werden könnten. Eine Absicherung derartiger Leitungen ist
auf besonders wirksame Weise möglich, indem gerade die zur Abstützung derartiger Bühnen
vorgesehenen Träger in den erwarteten Trefferbereichen segmentiert ausgebildet sind.
[0010] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch
die segmentierte Ausführung von Trägern für Systemkomponenten im Nah- oder Umgebungsbereich
von druckführenden Leitungen auch bei einem Leitungsbruch mit frei werdenden Rohrleitungsenden
eine Weiterleitung der dabei frei werdenden Kräfte und Wege in weiter entfernt liegende
Komponenten sicher ausgeschlossen ist. Durch diese segmentierte Ausführung der Träger
ist nämlich gewährleistet, dass im Trefferfall das jeweilige Segment lediglich aus
dem Träger herausgeschlagen wird, ohne dass dabei eine Verformung der von den Trägern
abgestützten Systemkomponente insgesamt mit entsprechend zu erwartenden Sekundärschäden
eintreten kann. Die Stahlbaukonstruktion insgesamt erfährt somit keine signifikante
plastische Deformation, die die primäre Tragfähigkeit insgesamt beinflussen könnte.
Folgebrüche im ausschlagenden Rohrleitungssystem werden darüber hinaus gezielt vermieden,
da beim Auftreffen der freigewordenen Leitungsenden auf den jeweiligen Träger nicht
mit einem signifikanten Rückschlag in das Leitungssystem zu rechnen ist. Durch die
segmentierte Ausführung der Träger können darüber hinaus Sonderverankerungen, Sonderkonstruktionen
oder Stoßdämpferelemente auch bei einer hohen Sicherheitsanforderung genügenden Systemauslegung
entfallen, so dass insbesondere einfache Nachrüstmöglichkeiten gegeben sind.
[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigen:
- Figur 1
- einen segmentiert ausgeführten Träger für eine Systemkomponente in einer Kernkraftanlage,
- Figur 2
- den Träger nach Figur 1 im Querschnitt,
- Figur 3
- den Träger nach Figur 1 ebenfalls im Querschnitt, und
- Figur 4
- den Träger nach Figur 1 nach dem Auftreffen eines freigewordenen Rohrleitungsendes.
[0012] Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den selben Bezugszeichen versehen.
[0013] Der Träger 1 nach Figur 1 ist zur Abstützung einer nicht näher dargestellten Bedienungs-
oder Begehungsbühne in einer kerntechnischen Anlage vorgesehen. Eine derartige Bedienungs-
oder Begehungsbühne ist innerhalb des Reaktorgebäudes angeordnet, um dem Bedienpersonal
im Bedarfsfall Bewegungsmöglichkeiten an den entsprechenden Stellen zu geben. Darüber
hinaus wird eine derartige Bedienungs- oder Begehungsbühne üblicherweise auch zur
Führung und Halterung von daran angeordneten Meß- oder sonstigen Bedienungsleitungen
genutzt.
[0014] Der Träger 1 ist darüber hinaus im Umgebungsbereich druckführender Leitungen des
Hochdruckssystems der Kernkraftanlage angeordnet. Daher könnte es im Falle eines Rohrbruchs
im druckführenden System zu sogenannten ausschlagenden Rohrenden kommen, die mit erheblichen
Kräften auf in ihrem Umgebungsbereich befindliche Komponenten einwirken könnten. Der
Träger 1 ist gezielt dafür ausgelegt, bei einem derartigen Störfall die Weiterleitung
der eingeleiteten Kräfte und Zwangswege in die Bedienungs- oder Begehungsbrücke und
über diese in daran angeordnete weitere Leitungen konsequent zu verhindern und somit
Sekundärschäden selbst bei einem Rohrbruch im druckführenden System der Kernkraftanlage
besonders gering zu halten.
[0015] Dazu ist der Träger 1 segmentiert ausgeführt und umfasst in seiner Längsrichtung
gesehen eine Anzahl von hintereinander angeordneten, miteinander an ihren Verbindungsstellen
verbundenen Segmenten 2a, 2b, 2c. Diese segmentierte Ausführung des Trägers 1 ist
dabei derart gewählt, dass im Falle eines Rohrbruchs im druckführenden System das
mittlere Segment 2b vergleichsweise unproblematisch aus seiner Position zwischen den
Segmenten 2a und 2c herausgeschlagen werden kann. Der Träger 1 ist somit in der Art
eines ausweichenden Systems konzipiert, so dass selbst beim Auftreffen eines freigewordenen
Rohrleitungsendes auf das Segment 2b eine Weiterleitung von Kräften in die diesem
benachbarten Segmente 2a und 2c vermieden ist. Benachbarte Segmente 2a, 2b, 2c des
segmentiert ausgeführten Trägers 1 sind dabei derart miteinander verbunden, dass die
Verbindungsstellen maximal mit einer vorgegebenen Grenzscherkraft, die unterhalb der
für einen derartigen Rohrbruch erwarteten tatsächlich auftretenden Scherkraft gewählt
ist, belastbar sind.
[0016] Benachbarte Segmente 2a, 2b, 2c des segmentiert ausgeführten Trägers 1 sind dabei
über Schraubverbindungen 4 miteinander verbunden.
[0017] Der Träger 1 ist im Bereich seines ersten Segments 2a in Figur 2 und im Bereich seines
mittleren Segments 2b in Figur 3 jeweils im Querschnitt gezeigt. Wie diesen Darstellungen
entnehmbar ist, sind die zur Herstellung der Verbindung zwischen benachbarten Segmenten
2a, 2b, 2c vorgesehenen Endflansche 6 mit Langlöchern 8 zur Aufnahme der Verbindungsschrauben
der Schraubverbindungen 4 versehen. Die Langlöcher 8 sind dabei derartig offengehalten
ausgeführt, dass sie beim Auftreffen eines freigewordenen Rohrendes in einer durch
den Pfeil 10 angedeuteten erwarteten Ausweichrichtung eine vergleichsweise unbehinderte
Ausweichbewegung des mittleren Segments 2b erlauben. Dazu sind, wie in Figur 2 gezeigt,
die im Endflansch 6 des ersten Segments 2a angeordneten Langlöcher 8 mit ihrem bezüglich
der erwarteten Aufprallrichtung des Rohrleitungsendes gesehen hinteren Ende offen
ausgeführt, um somit einen ungehinderten Austritt der Schrauben in Ausweichrichtung
zu ermöglichen. Darüber hinaus sind, wie in Figur 3 erkennbar, die bezüglich der erwarteten
Auftreffrichtung des Rohrleitungsendes gesehen vorderen Langlöcher 8 des Verbindungsflansches
6 des mittleren Segments 2b offen ausgeführt, so dass auch hier ein ungehinderter
Austritt der darin geführten Verbindungsschrauben beim Auftreffen des freien Rohrleitungsendes
möglich ist.
[0018] In Figur 4 ist der durch diese segmentierte Konstruktion des Trägers 1 erreichbare
Endzustand nach dem Auftreffen eines freigewordenen Rohrleitungsendes gezeigt. In
der durch den Pfeil 10 wiedergegebenen erwarteten Auftreffrichtung für ein freigewordenes
Rohrleitungsende gesehen ist das mittlere Segment 2b des Träger 1 gegenüber seinen
benachbarten Segmenten 2a, 2c verschoben. Die eingeleitete Kraft wird somit in eine
Verschiebung des Segments 2b umgesetzt, ohne dass eine Weiterleitung von Kräften in
die benachbarten Segmente 2a, 2c oder eine Verformung des Trägers 1 in seiner Gesamtheit
und damit auch der damit gestützten Systemkomponente oder Bedienungsbrücke erfolgt.
Bezugszeichenliste
[0019]
- 1
- Träger
- 2a, 2b, 2c
- Segment
- 4
- Schraubverbindung
- 6
- Endflansch
- 8
- Langloch
- 10
- Pfeil
1. Technische Anlage mit einer Anzahl von jeweils von einer Anzahl von Trägern (1) abgestützten
Systemkomponenten und mit einer Anzahl von druckführenden Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Träger (1) in einem bei einem Rohrbruch einer druckführenden
Leitung erwarteten Trefferbereich segmentiert ausgebildet ist.
2. Technische Anlage nach Anspruch 1, bei der benachbarte Segmente (2a, 2b, 2c) des oder
jedes segmentiert ausgeführten Trägers (1) derart miteinander verbunden sind, dass
die Verbindungsstellen maximal mit einer vorgegebenen Grenzscherkraft belastbar sind.
3. Technische Anlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der benachbarte Segmente (2a, 2b, 2c)
des oder jedes segmentiert ausgeführten Trägers (1) über Schraubverbindungen (4) miteinander
verbunden sind.
4. Technische Anlage nach Anspruch 3, bei der die Verbindungsschrauben der oder jeder
Schraubverbindung (4) in einer Anzahl von Langlöchern (8) geführt sind.
5. Technische Anlage nach Anspruch 4, bei dem das oder jedes Langloch (8) in einer für
einen Aufprall einer Leitungskomponente auf das jeweilige Segment (2b) erwarteten
Ausweichrichtung offen ausgeführt ist.
6. Kernkraftanlage, die als technische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt
ist.
7. Kernkraftanlage nach Anspruch 6, bei der eine Begehungs- oder Bedienungsbühne als
von einer Anzahl der segmentierten Träger (1) abgestützte Systemkomponente ausgeführt
ist.
1. Technical installation with a number of system components, each of which being supported
by a number of girders (1), and with a number of pressure-carrying pipelines, characterized in that at least one girder (1) is of a segmented configuration in an area which is expected
to be hit in case of a pipe break of a pressure-carrying pipeline.
2. Technical installation according to claim 1, in which adjacent segments (2a, 2b, 2c)
of the, or of each, segmented girder (1) are connected in such a way that the junctions
can maximally be loaded with a preset limit shearing force.
3. Technical installation according to claim 1 or 2, in which adjacent segments (2a,
2b, 2c) of the, or of each, segmented girder (1) are connected with each other by
means of screw joints (4).
4. Technical installation according to claim 3, in which the connecting screws of the,
or of each, screw joint (4) are guided in a number of oblong holes (8).
5. Technical installation according to claim 4, in which the, or each, oblong hole (8)
is open in a yielding direction expected in case of an impact of a pipeline component
on the respective segment (2b).
6. Nuclear power plant, designed as a technical installation according to any of claims
1 to 5.
7. Nuclear power plant according to claim 6, in which an access or operating platform
is designed as a system component supported by a number of the segmented girders (1).
1. Installation technique avec un nombre de composants de système, chacun d'eux étant
supporté par un nombre de poutres (1), et avec un nombre de conduites conduisant la
pression, caractérisée en ce qu'au moins un poutre (1) est réalisé de façon segmentée dans une zone où l'on attend
l'impact en cas de rupture d'une conduite conduisant la pression.
2. Installation technique selon la revendication 1, dans laquelle des segments voisins
(2a, 2b, 2c) du, ou de chaque, poutre (1) segmenté sont joints de façon que les jonctions
peuvent être chargées au maximum d'un effort de cisaillement limite prédéfini.
3. Installation technique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle des segments voisins
(2a, 2b, 2c) du, ou de chaque, poutre (1) segmenté sont joints l'un à l'autre au moyen
de raccords vissés (4).
4. Installation technique selon la revendication 3, dans laquelle les vis de jonction
du, ou de chaque, raccord vissé (4) sont guidées dans un nombre de trous oblongs (8).
5. Installation technique selon la revendication 4, dans laquelle le, ou chaque, trou
oblong (8) est ouvert dans une direction d'évitement attendu en cas d'un impact d'un
composant d'une conduite sur le segment (2b) respectif.
6. Centrale nucléaire, réalisée sous forme d'une installation technique selon l'une des
revendications 1 à 5.
7. Centrale nucléaire selon la revendication 6, dans laquelle une plateforme d'accès
ou de service est réalisé sous forme d'un composant de système supporté par un nombre
de poutres (1) segmentés.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
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des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes.
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Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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