Eine Halterungsoptimierung erfolgt unter vier wesentlichen Gesichtspunkten:

  • Reduzierung der Rohrleitungsbelastung
  • Reduzierung der Halterungsbelastung
  • Umsetzbarkeit des neuen Halterungskonzepts
  • Abtragbarkeit der Lasten durch den Bauanschluss bzw. das Gebäude

Optimiertes Halterungskonzept am Beispiel der TH30-Saugseite

Am Beispiel eines Nachkühlstranges (TH30-Saugseite) einer Siedewasserreaktoranlage wird gezeigt, wie unter Zuhilfenahme eines Strukturdynamik-Rechenprogramms ein optimales Halterungskonzept aussehen kann. Das bereits gebaute TH-System ist für die klassischen statischen und dynamischen Lastfälle wie Eigengewicht, Druck, behinderte Wärmedehnung und Erdbeben ausgelegt. Das Halterungskonzept wurde schrittweise zunächst für statische und im Anschluss für dynamische Lastfälle erstellt. Dadurch sind in dieser Anlage neben starren Halterungen und Festpunkten eine große Anzahl von Federhängern angebracht. Diese erfordern wiederkehrende Wartungs- und Prüfungsarbeiten, die für den Betreiber des Kernkraftwerkes mit hohen Kosten verbunden sind.

Die Optimierung des Halterungskonzeptes geschieht unter der Verknüpfung der statischen und dynamischen Lastfälle. Das heißt, die statischen und dynamischen Lastfälle werden gemeinsam iterativ berechnet. Um die Multifunktionalität der starren Halterungen optimal auszunutzen, muss jede Halterung an der richtigen Stelle im Rohrsystem platziert werden, um so in idealer Weise die Last aus Eigengewicht aufzunehmen, ein Aufschwingen der Rohrleitung bei dynamischer Anregung zu verhindern und gleichzeitig die Rohrleitung beim Lastfall Wärmedehnung nicht zu verzwängen. Darüber hinaus ist auch darauf zu achten, dass bei der Verteilung der Halterungen über das gesamte System eine gleichmässIge Ausnutzung der zulässigen Belastungen aller Bauteile (Rohre und Halterungen) erreicht wird. Hierdurch wird die Anzahl der erforderlichen Halterungen eingeschränkt.

Rechenmodell TH30-Saugseite mit Hardwaremaßnahmen

Ergebnisse der Optimierung

Ein Ergebnis der Optimierung ist, dass die Anzahl der Halterungen von 27 Halterungen im Ist-Zustand auf 18 Halterungen reduziert wird. Die 18 verbleibenden Halterungen setzten sich aus 11 Federhängern und 7 starren Halterungen zusammen. Zwei der 7 starren Halterungen werden von Gleitlagern in Gleitführungen umgebaut, und an zwei weiteren starren Halterungen wird der Bauanschluss saniert.

Die Optimierung des Halterungskonzeptes für die TH30-Saugseite hat neben der Reduzierung von Halterungen auch eine Reduzierung der max. Spannungsausnutzungen im Rohr bei den Betriebs- und Störlastfällen ergeben. Die punktuelle Lasterhöhung an drei Halterungen ist vom Konzept her so beabsichtigt. Integral betrachtet führt das optimierte Halterungskonzept zu einer Reduzierung der Halterungslasten, wobei die Lasten an den Komponentenanschlüssen nahezu unverändert bleiben.