Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckbehälter zur Prüfung von Proben, wobei mindestens ein Proband gleich- zeitig mechanisch und thermisch sowie außerdem toxisch oder radioaktiv belastet wird.

Zur Untersuchung von Materialien, die z.B. den Betriebs¬ bedingungen in einem Kernkraftwerk ausgesetzt sind, werden häufig Materialproben im Laboreinsatz geprüft. Dazu werden die Materialproben, insbesondere zur Ermittlung der Ri߬ empfindlichkeit und Rißfortpflanzung, unter betriebsnahen Bedingungen über lange Zeit beobachtet. Die Probanden sind üblicherweise in einem Druckbehälter oder Autoklaven ange- ordnet und werden einem toxischen oder radioaktiv belaste¬ ten Medium ausgesetzt. Außerdem werden die Probanden gleich¬ zeitig thermisch und mechanisch belastet.

Aus der Druckschrift "Materialprüfung", Band 22, 1980, Seiten 5 bis 11, sind Druckbehälter zur Prüfung von Proben im Laborbetrieb bekannt. Bei einem bekannten Druckbehälter sind die Probanden an einem Behälterdeckel befestigt und werden über eine Zugstange, die durch den Behälterboden geführt ist, mittels eines hydraulischen Antriebs mecha- nisch belastet. Die Durchführungen für Meß- und Prüfleitun¬ gen sind im Behälterdeckel oder Behälterboden vorgesehen. Der bekannte Druckbehälter ist für den Einsatz im Labor vorgesehen, so daß beim Einsetzen einer Probe oder bei einem Probenwechsel keine besonderen Maßnahmen hinsicht- lieh einer Strahlenbelastung für das Personal erforderlich sind. Ein derartiger Druckbehälter ist daher für den Ein¬ satz in einem Kernkraftwerk nicht oder nur bedingt geeignet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckbehäl¬ ter zur Prüfung von Proben anzugeben, der auch in einem Kernkraftwerk eingesetzt werden kann. Dabei soll das Ein¬ setzen einer Probe oder ein Probenwechsel innerhalb kurzer Zeit möglich sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Proben¬ gerüst zur Aufnahme des oder der Probanden, das in einem durch eine Haube und einen Boden gebildeten Raum angeordnet und an einem zwischen der Haube und dem Boden vorgesehenen Zwischenring befestigbar ist.

Bei einem Probenwechsel wird zur Bildung einer Baueinheit das Probengerüst am Zwischenring befestigt. Diese Bauein¬ heit kann innerhalb kurzer Zeit vor Ort gegen eine bereit¬ gestellte, gleiche Baueinheit ausgewechselt werden.

Der Zwischenring ist in vorteilhafter Ausgestaltung mit Kanälen zur Aufnahme von Meß- und Prüfleitungen versehen. Die aus Probengerüst und Zwischenring gebildete Baueinheit umfaßt dann auch die Meß- und Prüfleitungen für die Probe, so daß die für Montagearbeiten vor Ort benötigte Zeit wei¬ ter verkürzt werden kann. Jedem der zweckmäßigerweise gleichmäßig am Umfang des Zwischenrings verteilt angeord- neten Kanäle kann eine bestimmte Meß- oder Prüfleitung zu¬ geordnet sein, so daß beim Verlegen der üblicherweise großen Anzahl von Leitungen ein hohes Maß an Ordnung er¬ reicht wird. Das Anschließen und Verlegen der Leitungen erfolgt zweckmäßigerweise außerhalb des Druckbehälters an einer bereitgestellten Baueinheit in einem nicht mit Strahlung belasteten Raum.

Zur Vermeidung von Wärmespannungen im Probengerüst umfaßt dieses eine Traverse, die auf mindestens einer Stütze frei verschiebbar aufliegt.

Um innerhalb des Druckbehälters eine Durchströmung von oben nach unten zu erreichen, ist eine mit einem Eintritts¬ stutzen im Boden verbundene Führungsleitung vorgesehen, die sich mindestens annähernd über die Höhe des durch die Haube und den Boden gebildeten Raums erstreckt.

In weiterer Ausgestaltung des Druckbehälters weist der Boden eine Durchführung für eine Zugstange auf, wobei die Durchführung innerhalb des durch die Haube und den Boden gebildeten Raums mittels eines Wellkompensators abgedich¬ tet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert; darin zeigen:

Figur 1 in teilweise geschnittener Darstellung einen Druckbehälter zur Prüfung von Proben und

Figur 2 ein mit einem Zwischenring verbundenes Proben- gerüst.

Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie in Figur 1 dargestellt, umfaßt die drucktragende Wan¬ dung des Druckbehälters 1 einen unteren ebenen Boden 2, einen Zwischenring 3 und eine Haube 4. Die Haube 4 ist aus einem Flansch 5 und einem zylindrischen Teil 6 sowie einem Klöpperboden 7 als Abschlußdeckel gebildet. Am oberen Ende der Haube 4 ist ein Entlüftungsstutzen 8 vorgesehen.

Der Boden 2 steht mit Füßen 10 auf einer Prüfmaschine 11, die z.B. einen hydraulischen Antrieb umfaßt. An dem Boden 2 sind der Zwischenring 3 und, über den Flansch 5, die Haube 4 befestigt.

Der Boden 2 ist mit einem Eintrittsstutzen 12 und einem Austrittsstutzen 13 für ein Prüfmedium versehen. Er ist außerdem von einer Zugstange 14 zentrisch durchdrungen, die in einen durch die Haube 4 und den Boden 2 gebildeten Umschließungsraum 15 hineinragt. Der Eintrittsstutzen 12 ist mit einer Führungsleitung 16 verbunden, die sich über annähernd die gesamte Höhe des Umschließungsraums 15 erstreckt.

Die Zugstange 14 ist innerhalb einer Durchführung 16 im Boden 2 axial verschiebbar und mit einem Wellkompensator 17, der innerhalb des Druckbehälters 1 angeordnet ist, gasdicht und leckfrei abgedichtet.

Innerhalb des Druckbehälters 1, d.h. im Umschließungsraum 15, ist ein Probengerüst 20, wie es in Figur 2 gezeigt ist, angeordnet. Das Probengerüst 20 steht im Belastungs¬ fall auf dem Boden 2. Es umfaßt eine Traverse 21 und zwei Stützen 22, 23. Die Traverse 21 liegt auf mindestens einer der Stützen 22, 23 frei beweglich auf.

Eine Materialprobe, die im Ausführungsbeispiel aus vier untereinander verbundenen Probanden 25 bis 28 besteht, ist in das Probengerüst 20 eingehängt. Dabei wird der obere Proband 25 an der Traverse 21 befestigt. Der untere Proband 28 ist im Belastungsfall mit der Zugstange 14 verbunden.

Der Druckbehälter 1 ist für Temperaturen bis etwa 300° C und Drücke bis etwa 10 MPa ausgelegt.

Zur Prüfung von Proben wird der Druckbehälter 1 vorteil¬ hafterweise direkt in einem Kernkraftwerk eingesetzt. Dazu wird der Druckbehälter 1 über den Eintrittsstutzen 12 und den Austrittsstutzen 13 beispielsweise an den Primärkreis¬ lauf des Reaktorkerns angeschlossen. Das den .Druckbehälter . 1 durchströmende Medium M, im Ausführungsbeispiel das' Kühl-

wasser des Primärkreislaufs, tritt über den Eintrittsstut¬ zen 12 in den Umschließungsraum 15 ein, wobei es zunächst durch die Führungsleitung 16 in den oberen Bereich des Um¬ schließungsraums 15 geführt wird. Es durchströmt den Druck¬ behälter 1 von oben nach unten, umspült dabei die Proban¬ den 25 bis 28 und tritt über den Austrittsstutzen 13 aus dem Druckbehälter 1 wieder aus. Dabei sind die Probanden 25 bis 28 gleichzeitig thermisch und mittels der Zugstange 14 mechanisch sowie außerdem radioaktiv belastet.

Während der Prüfung werden die auf die Probanden 25 bis 28 einwirkende Last und eine Probenverformung sowie die Ri߬ fortpflanzung kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet. Alle dazu erforderlichen Meß- und Prüfleitungen 30 sind durch Kanäle oder Durchführungen 31 im Zwischenring 3 ge¬ führt oder dort kontaktiert. Wie in Figur 2 angedeutet, sind die vorbereiteten Probanden 25 bis 28 mit einer definierten Kerbe versehen.

Die Konstruktion des Druckbehälters 1 ist so ausgeführt, daß Wärmespannungen in der drucktragenden Wandung durch eine rotationssymmetrische Form der Haube 4, des Zwischen¬ rings 3 und des Bodens 2 minimiert sind. Durch die rota¬ tionssymmetrische Form werden außerdem größere Wanddicken- Unterschiede der Haube 4 vermieden und eine gute Prüfbar- keit des Druckbehälters 1 ermöglicht.

Der Druckbehälter 1 wird zweckmäßigerweise direkt auf die Prüf- oder Zugmaschine 11 gestellt und kraftschlüssig mit dieser verbunden. Diese Anordnung ergibt eine kurze, durch die Zugstange 14 und die Probanden 25 bis 28 sowie das auf dem Boden 2 stehende Probengerüst 20 und die mit dem Boden 2 verbundenen Füße 10 gebildete kinematische Kette, wobei Fremdeinflüsse praktisch ausgeschlossen sind.

Bei einem Probenwechsel wird zunächst der Druckbehälter 1 entwässert und belüftet. Anschließend wird die Haube 4 ent¬ fernt und das Probengerüst 20 zur Bildung einer Baueinheit am Zwischenring 3 befestigt. Diese Baueinheit wird gegen eine bereitgestellte, gleichartige Baueinheit ausgetauscht. Das eingesetzte Probengerüst 20 wird vom Zwischenring 3 gelöst und mit dem Boden 2 verbunden, z.B. verschraubt.

Mit dem Probengerüst 20 und dem Zwischenring 3 werden auch die Meß- und Prüfleitungen 30, die in der bereitgestellten Baueinheit bereits mit den Probanden 25 bis 28 verbunden worden sind, ausgetauscht. Dabei sind die Leitungen 30 über die Durchführungen oder Kanäle 31 durch den Zwischenring 3 geführt oder an diesem kontaktiert. Dadurch wird erreicht, daß auch die Probanden 25 bis 28 im Probengerüst 20 vor¬ montiert werden können, so daß die Montagearbeit beim Probenwechsel weiter reduziert und eine unzulässige Strah¬ lenbelastung des Personals praktisch ausgeschlossen ist.