TECHNISCHE ANLAGE, INSBESONDERE KERNKRAFTANLAGE

Beschreibung

[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

Ansprüche

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.

Claims

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).

Revendications

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.

Zeichnung