CN101395678A - 核技术设备以及用于其安全容器的闭锁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种核技术设备(4)，包括一个安全容器(2)，其内室(14)通过一个气密的隔壁(16)分成一个包括反应堆压力容器(8)和初级冷却回路(10)的设备室(18)和一个在正常运行中可进入的工作室(20)，拟在保持不多的制造和运行费用的同时确保一种特别高的运行安全性，尤其即使在设备室(18)内包括氢气释放的故障情况下也是如此。为此按照本发明，在隔壁(16)中设置多个溢流口(22a、22b、22c)，其中，相应的溢流口(22a、22b、22c)由一个在达到一个为相应的溢流口(22a、22b、22c)配置的起动条件时自动打开的闭锁装置(26)的一个闭锁元件(24)闭锁，并且设置一些不仅依赖于压力打开的而且不依赖于压力打开的闭锁装置(26)。一种在这方面特别符合目的的闭锁装置(26)还具有一个包括一个爆裂薄膜(50)或一个爆裂片的闭锁元件(24)，其中闭锁装置这样设计，使得它在达到一个预定的环境方面的起动温度时自动地开放溢流口(22a、22b、22c)。

Description

核技术设备以及用于其安全容器的闭锁装置
技术领域
本发明涉及一种核技术设备，特别是一种压水反应堆，包括一个安全容器，其内室通过一个气密的隔壁分成一个包括反应堆压力容器和初级冷却回路的设备室和一个在正常运行中可进入的工作室，其中在隔壁中设置多个溢流口。本发明还涉及一种闭锁装置，用于一个设置在隔壁中的溢流口。
背景技术
在核能设备的安全技术设计的范围内，一般将包围反应堆芯的反应堆压力容器设置在一个安全容器内。在安全容器内设置有大量的过多的和不同的安全装置，通过它们在核能设备的正常运行出现故障时，特别在反应堆芯损失冷却剂时，确保反应堆芯的可靠冷却。并且安全容器作为一个气密的经常相对于周围环境保持一种负压的外壳，确保即使在运行故障时也没有放射性进入周围环境。安全容器连同由其包围的气氛也被称为反应堆安全壳。
在大多数至今实现的设备中都设置所谓的单室-反应堆安全壳，而没有对内部容积进行明确分隔，内部容积在正常运行中是不可进入的。因此在安全容器内进行的检验和维修工作变得困难。如果要进入安全容器的内室，则通常必须及时地事先关闭反应堆并且清除反应堆安全壳的气氛的污染，这本身可能导致较长的停工时间。
为了避免这样的困难，已建议了一些所谓的两室-反应堆安全壳，其中反应堆安全壳的内室通过一个气密的隔壁，通常是一个混凝土隔壁分成一个包括反应堆压力容器和初级冷却回路的设备室和一个与其在放射和通气技术上隔离的工作室，它在功率运行过程中也是可进入的。具有活性的和高能的、较高污染的初级回路部件的设备室因此在该方案中在正常运行的过程中始终与其余的、可进入的和因此为了维修目的可接近的反应堆安全壳区域即所谓的工作室分开和隔离。
在故障情况和特别在核温度提高的事故情况下，它们例如可以源自初级冷却回路中的泄漏，在某些情况下，在安全容器的内部的隔离的室区域内可以发生蒸汽和易爆炸的气体尤其是氢气的高密度释放。特别在一个上述类型的两室-反应堆安全壳中，可以在设备室的较小的容积内实现一种较迅速的增压和一种可点燃的气体的强烈的浓缩。但即使在只导致在设备室中一种较缓慢的压力建立的较小的泄漏横截面的情况下，由于受限的膨胀容积也可以出现可点燃的气体或易爆炸的气体混合物的局部限定的临界的浓度。
因此在这样的故障情况或事故情况下，力求故障情况气氛
Figure A200780008030D0008091127QIETU
在整个的反应堆安全壳-容积中有效地分布，它限制可点燃的气体的局部的和整个的最大浓度。为此目的，至今主要在设备室与工作室之间的隔壁中设置一些利用爆裂片闭锁的溢流孔，它们在达到爆裂压力时打开。但由于在爆裂元件的设计和制造中爆裂公差中的某些波动是不可避免的，所述的解决方案具有缺点，特别在包括较小的泄漏和缓慢的压力建立的可能的故障情况下通常只打开那个具有最小的单独的爆裂压力的爆裂元件。这样引起的压力平衡通常妨碍其余的爆裂元件的打开。由于只有部分的内室打开，强烈地限制了可爆燃的气体的对流分布，以致必须通过加强使用惰性化装置和复合器等减小爆炸危险。这类措施通常是较耗费而昂贵的并且关于可达到的安全水平并不视为是最好的。
其他的已记得的并且部分地实现的安全方案除了或代替爆裂片设置一些手操纵的活门，它们可以由绳索传动装置或也可以电动地由安置在安全容器外面的操作人员操纵或激活，以便由此在紧急情况下开放溢流横截面。但手操纵的紧急情况装置在许多故障情况检查中特别是在这样的具有一种很早期的氢气释放的情况中被证明是过于缓慢的和过于不安全的，并且还由于需要的高费用，在数量和孔口横截面上是大大受限制的。通常应该从一开始就排除在一个安全关键的设备如一个核电站中可能的错误操作，这些错误操作基于人的失误或状况引起的错误估计。具有电机驱动的闭锁活门的备选的解决方案由于其取决于一种完整的电力供应是难以解决的。此外这些电机驱动的闭锁活门在高能的管道的大的断裂横截面的情况下由于延缓的打开对于卸压不是有效的，并且由于很大的空间需要(驱动装置、传动装置等)而没有可供卸压元件使用的重要的安装面积。
在利用上述各装置时，在具有高密度的H2释放的事故情况下，实施的详细的H2分布分析和压力建立分析基本上证明了这些疑难问题。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的核技术设备，它在保持不多的制造和运行费用情况下确保一种特别高的运行安全性，尤其即使在核区域或初级冷却回路中具有重要的氢气释放的故障情况下也是如此。还拟提供一种特别适用于这样的设备中的闭锁装置，用于一个设置在设备室与工作室之间的隔壁中的卸压和溢流口。
关于核技术设备，按照本发明，这样达到该目的，即通过使相应的卸压和溢流口由一个在达到一个为相应的溢流口配置的起动条件时自动打开的闭锁装置的一个闭锁元件闭锁的方式，其中不仅设置依赖于压力打开的闭锁装置而且还设置不依赖于压力打开的闭锁装置。
本发明从这样的考虑出发，即在一个开头所述类型的核技术设备中，即使在一种具有可能的高密度释放蒸汽和可燃或易爆炸气体的故障情况下，这种气体的局部的和整个的最大浓度也应已经在结构和设计条件下保持尽可能低。应该绝不可能形成可能损害安全容器的完整性的可爆燃混合物。因此在一种在设备室内发生故障情况下，应该迅速地打开设备室，以便有效地分布故障情况气氛并在整个的反应堆安全壳-容积内限制气体浓度。此外在隔壁的溢流口中设置的闭锁装置还应该按照多样性、被动性、冗余性和故障安全性设计原理这样构造，使得在出现一种故障情况时实现溢流横截面的自主的、自动的和优选无外来能量的打开或释放，各闭锁装置在关闭状态下确保设备室和工作室的正常运行的室分开和防通风和防放射技术的隔离。
为了使故障情况引起释放的气体特别有效地分布并使其与全部剩余的反应堆安全壳-气氛进行混合以及使设备室在大的管道断裂时有效地卸压，不仅应该开放单个的闭锁元件，而且应该同时开放多个闭锁元件，理想的方式是放开许多或甚至全部的闭锁元件，或至少同时开放正常运行时由其闭锁的流动通路。这特别也应该在初级回路中较小的泄漏和与其联系的缓慢的压力建立情况下适用。为此按照从现在起当前的方案，一方面设定，为彼此独立的各闭锁装置分别配置一个涉及故障情况的起动条件，它考虑特定的环境状况、工作参数和在相应的使用位置即在相应的溢流口的位置的影响因素。另一方面，除一个单纯依赖于压力的起动机构外，它例如可以按简单的方式通过一个传统的爆裂薄膜等实现，或按选择为此至少在闭锁装置的一部分中设置至少一种另外的、不依赖于压力的起动原理。通过闭锁装置或为其配置的起动装置的一种这样的不同设计和通过起动参数、阈值、敏感度等的匹配于相应的溢流口的选择，达到，不仅在一个单个的，而且在大量的彼此独立的、分散起动的闭锁装置中，已在比较无危险的故障情况下实现提早的和几乎同时的响应。
为了实现力求的多样性，核技术设备有利地可以具有至少两种类型的闭锁装置，其中分别作为起动过程和/或操纵过程的基础的作用原理不相同。但按选择或附加地也可以设置至少一个闭锁装置，在其中结合多个基于不同的作用原理的起动装置。
一种核技术设备是特别有利的，其中除依赖于压力打开的闭锁装置外，还设置依赖于温度打开的闭锁装置。在设备室内缓慢增压时亦即达到单独的起动压力或爆裂压力时，通常只打开一个或不多的压力敏感的闭锁装置或爆裂元件，这本身被认为可能导致一种只不充分的室开放和反应堆安全壳-气氛的混合。由于在一种故障情况期间，通常设备室中的温度同时也上升，例如由于从初级回路中的泄漏流出的热蒸汽通过温度敏感的闭锁装置开放其他的溢流横截面，从而引起故障情况气氛的有效的分布。
有利的是，至少一个闭锁装置这样设计，使得一旦在设备室中的气压超过一个预定的起动压力，它就自动地打开。代替一个涉及一个压力的绝对值的起动条件也可以这样设置一个相对的准则，便利一旦在设备室与工作室之间的压力差超过一个预定的起动值，至少一个闭锁装置就自动地打开。优选该起动值为约20毫巴至300毫巴。
此外，至少一个闭锁装置这样设计，使得一旦在设备室的一个测量位置的局部的气温超过一个预定的起动温度，它就自动地打开。有利的是，所属的依赖于温度的起动或解锁装置集成到闭锁装置中，亦即测量位置直接处在闭锁装置的安装位置或处在溢流口上或中。但按选择或附加地也可以设置至少一个闭锁装置，其中，一个闭锁元件经由一个远距离操纵装置与一个在设备室的盖附近定位的依赖于温度的起动装置连接。在此有利的是，一个设置在设备室下部区域的闭锁元件由一个设置在较高位置易熔焊料装置等操纵或解锁，从而在上部区域中的温度成层(温度积层)时出现的较高的温度也用于较低的溢流装置的明确的起动和可靠的打开。
符合目的的是，起动温度匹配于正常运行设定的设备室内的室温，它有利地由一个循环空气冷却装置保持在60℃以下。它优选从约65℃至90℃的区间中选择。在一种特别符合目的的实施方式中，依赖于温度打开的闭锁装置的起动温度随其安装高度渐升地或分段地选择，例如从65℃至90℃，由此考虑设备室内的温度成层。因此也在这种情况下有助于快速和近似同时地打开全部的闭锁装置。
在一种有利的进一步构成中，至少一个闭锁装置这样设计，使得一旦一种在设备室的气氛中存在的可燃或可爆燃气体的浓度，特别是氢气浓度超过一个预定的起动浓度，它就自动地打开。因此除一种压力敏感和温度敏感的起动外，还实现另外的起动准则的多样化，即通过监控可点燃的气体的浓度的方式，其中超过一个预定的极限值就导致在正常运行中闭锁溢流横截面的闭锁装置的自动的打开。有利的是，起动浓度为约1至4容积百分比H2。
在一种特别有利的实施形式中，可以这样实现一种浓度敏感的起动，即通过将一个在出现易爆炸或可点燃的气体时释放热的催化的元件或一个H2复合器这样设置在一个依赖于温度打开的闭锁装置或一个为其配置的温度敏感的起动装置的附近，使得由其释放的热在超过一个阈值时起动闭锁装置的打开。例如将相应的复合器紧挨着配置在一个推动闭锁元件打开的易熔焊料打开装置的下面，从而复合器的在H2出现时提高的工作温度是不同的，亦即即使在另外的低的室温和不依赖于可能出现的蒸汽释放时，也引起溢流横截面的可靠打开。代替一个复合器或除此之外，也可以例如在一个具有中间层-涂层(Washcoat-Beschichtung)和催化有效材料铂和/或钯的金属支架基础上设置一个催化的元件。在出现氢气时通过放出的反应热已在1至4容积百分比的浓度时确保温度敏感的闭锁装置可靠起动，也不依赖于惯常的室温。
此外有利的是，分别设有闭锁装置之一的各溢流口的一个第一分量设置在设备室的下部三分之一中，特别在接近底面的区域内，而一个第二分量设置在较高的区域内，特别在隔壁的构成设备室的盖的部分中。高的和低的溢流口之间的高度差在此优选大于5m，特别是大于20m，以便通过在设备室与工作室之间的气柱(
Figure A200780008030D0012091226QIETU
)的密度差，以被动的方式有效地推动对流游动。在此符合目的的是，在较低的与较高的溢孔口之间在设备室的内壁上安装多个复合器。通过在一种故障情况时由于室冷却的失效或由蒸汽释放产生的密度减小，设备室内的烟囱作用用于在反应堆安全壳内推动大面积的对流游动，该烟囱作用还可能通过催化的复合器的反应热得以加强。借此实现将溢流速度提高到0.5m/s至2m/s或更高。在此复合器的配置符合目的地这样选择，使得在设备室的所谓烟囱区域内，亦即在蒸汽发生器塔的上部区域内且在低的溢流口的上方达到一种加强的反应热释放。按这种方式使复合器在室开放以后以提高的流入速度入流，这有助于特别有效地减少氢气。特别优选的是，各复合器这样设置和在设备室内分布，使得在设备室内的H2-减少量(H2-Abbauleistung)多于例如多于50kg/h的H2-总减少量的20％。
大的卸压面积通过这些卸压和溢流元件的组合是可能的，它们现在在相当大程度上全部可以依赖于压力打开。优选的是，由各闭锁元件总共覆盖的面积大约为设备室的水平的横截面积的0.1至0.5倍。这即使在大的管道断裂的情况下也导致在设备室内的差压负荷的重大的限制，从而即使在只是有限的负荷去除量(由于技术上可能的阻力矩)情况下也能够实现一种平面的钢支架的保持和密封结构。按这种方式，在严重的管道断裂和大的泄漏时出现的压力负荷被限制在少于安全容器的设计压力的0.5倍，特别少于0.2倍。此外为了在小的泄漏时也确保一处特别有效的对流，每一蒸汽发生器塔的各溢流口的总面积有利地为大于1m2，特别是大于5m2。
有利的是，核技术设备具有一个特别为一个循环空气冷却装置形式的冷却装置，用以冷却处于设备室内的室内空气，其中将冷却装置的冷却功率优选这样确定，使得在设备室内的室温在正常运行中可持续地下降到低于60℃。通过冷却，设备室的特别在正常运行中出现的相对于工作室的烟囱作用继而作用到闭锁元件的密封上的压力差被减至最小。此外，核技术设备还包括一个用于处于设备室内的室内空气的抽气装置以及一个在流动方面前接或后接抽气装置的净化装置，用于抽出的室内空气的净化和消除污染。因此在正常运行中，通过从设备室内抽出室内空气，在那里相对于工作室产生一种约10帕或更大的轻的负压，其中该压力差另一方面不应超过导致爆裂元件的爆裂或其他的依赖于压力打开的闭锁装置的起动值。抽出的室内空气在排放到周围环境之前在气溶胶过滤器和碘过滤器中被最大程度地净化。
一种用于核技术设备的其中一个溢流口的特别符合目的的闭锁装置有利地具有一个包括一个爆裂薄膜或一个爆裂片的闭锁元件，其中闭锁装置这样设计，使其在达到一个预定的环境方面的起动温度时自动地开放流动横截面。换言之：两种功能“依赖于压力的打开”和“依赖于温度的打开”结合在一个唯一的闭锁装置中，其中作为被动元件设计的闭锁装置在达到两个起动条件(起动压力或起动温度)之一时自动地、自主地、无延缓地和优选无外来能量地(按故障保险原理(Fail-Safe-Prinzip))打开并且开放溢流横截面。这使对打开机构的不同实施形式所需要的闭锁装置的数量减至最少并且能够在平面的盖结构中安置闭锁元件的相当大的打开面积。此外一种这样的结构限制在最大增压时作用到相应的装置上的差压，从而能够实现相应的打开元件和设备室的通过差压加载的结构的一种特别低成本的设计。在此以可靠的方式通过一个构成实际的闭锁元件的或集成到闭锁元件中的爆裂薄膜或爆裂片实现依赖于压力的打开。
有利的是，相应的闭锁装置包括一个在温度引起的起动情况下立即作用到爆裂片或爆裂薄膜上并导致其破坏或撕裂的操纵装置。在此优选涉及一种弹簧驱动的操纵装置。此外闭锁装置优选包括一个在达到起动温度之前锁定操纵装置的或在其作用上平衡的锁紧装置。例如可以直接和大致居中地在爆炸薄膜上固定一个预紧的、但在正常运行中由一个易熔焊料装置锁定的拉簧，从而在达到熔化温度时释放该拉簧，于是该拉簧由于其松弛撕破爆裂薄膜。
按照一种有利的实施变化形式，爆裂片或爆裂薄膜也可以固定或夹紧在一个可旋转或可摆动地固定在壁上的框架元件上，其中框架元件通过一个锁紧元件可固定在关闭的位置，并且锁紧元件这样设计或与一个依赖于温度的起动装置连接，使其在达到起动温度时解锁。例如爆裂元件可以安置在一个框架元件中，它经由一个易熔焊料装置压到一个平面的支承和密封结构上。在达到熔化温度时，整个框架元件被释放并通过重力和/或弹簧力打开。如果还没有发生温度引起的起动，则在达到爆裂压力时，闭锁元件中的爆裂薄膜或爆裂片按选择打开。
各易熔焊料装置有利地集中在框架上的一个保持元件或不多的保持元件上并且设置有一些夹紧元件。通过所述结构，压紧力被分配到各密封元件上，从而获得一种充分的密封性并且能够实现一种简单的功能检验或一种简单的替换。
在另一种有利的方案中，借助一个远离闭锁元件设置的起动装置实现闭锁元件的起动和打开，该起动装置在起动情况下经由一个机械的或气动的/液压的远距离操纵装置作用到闭锁元件或所属的锁紧元件上。例如可以在设备室的较高的区域内安装一个包括一种易熔焊料(Schmelzlot)或一种易熔锡料(Schmelzkapsel)的起动装置，其中起动经由一个绳索传动装置或一个张紧的弹簧元件等传递到一个较低的闭锁元件上。在一种备选的系统中，在起动情况下开放一个与一个蓄压器或与一个或多个液压的容器连接的并在正常运行时由一种易熔锡料或一种易熔焊料闭锁的管道，从而由于开动的压力施加解锁或打开一个远距设置的闭锁元件。
优选的是，闭锁元件这样构成并且固定在壁上，使得通过闭锁元件的自重驱动或支持打开过程。为此在盖中特别提供一种水平的安装，其中例如一个以闭锁活门的类型构成的闭锁元件以一个或多个铰链固定在盖壁或一个其他的支承结构上并且在打开过程中向下翻开。
特别是在闭锁元件的一种垂直的安装情况下，符合目的的是，设置一个弹簧元件或弹簧腿，它支持打开过程。
按选择或附加地也可以通过电机操纵的溢流活门实现溢流横截面的打开。这些活门在这里优选保持永久电动的关闭并且通过弹簧力和/或通过其自重打开。在这方面在达到一个预定的绝对压力或差压时或在达到一个起动温度时可以经由一个适当的测量和控制装置起动打开。在驱动电机或配属的导电技术的无电压(Spannungslosigkeit)时或在达到起动准则(例如压力、温度或气体浓度)时，则按照故障保险原理可靠和无外来能量地打开闭锁元件。为了限制差压负荷，这类闭锁元件同样可以配备爆裂薄膜。
应用这样的电机操纵的或借助电动力保持关闭的溢流活门是有利的，它们特别构成为鱼鳞板式活门或构成为具有弹簧回程电机的摆转活门，主要在设备室或将其与工作室分界的隔壁的低的、暂时冷的入流区域内，特别与以上所述的温度敏感的和压力敏感的、大面积的闭锁装置相组合在高的溢流区域内。
为了确保在设备室的入流口区域内的充分的隔离，设置一些位于相应的入流装置之前的隔离壁。该隔离装置也可以径向定位地设置在隔壁的下部三分之一内。自由对流的横截面应该至少为入流横截面的两倍。
有利的是，闭锁元件的相应的爆裂薄膜或爆裂片这样设计，使其在施加一个预定的起动压力时按照压力的作用方向向两侧撕裂或破裂。借此即使在工作室内的外部超压的情况下，例如由于在一个次级侧的新鲜蒸汽管道的断裂引起，也起动溢流横截面的打开。此外将爆裂元件符合目的地这样构造，使其在射流力撞击时不发生重要的、可能引起次级损坏的断裂部分。因此爆裂薄膜有利地这样设计，使其在一个方向通过设置的爆裂材料板条的撕裂而在相反方向主要通过起皱断裂。为了密封，可以附加地采用容易撕裂的厚度小于0.05mm的密封薄膜。因此在出现20毫巴至300毫巴的负压或超压时，爆裂薄膜有利地沿两个方向打开。
利用本发明达到的优点特别在于，一方面一个核技术设备，特别是一个压水反应堆的活性的和高能量的设备部件在正常运行时与周围的工作室密闭地隔离，它们由此为了可能进行的检验和维修工作保留可进入的，另一方面在具有释放可点燃的气体的危险的故障和事故情形下，在使用被动的、故障保险的并基于不同的作用原理的元件情况下，快速、可靠和大面积地打开设备室。释放的气体的通过溢流横截面的按高度分段的配置优化的对流的分布按特别可靠而简单的方式实现最大的局部浓度的限制，从而可靠地避免可爆燃的混合物，该混合物可能危害安全容器的完整性。由此本发明用于在一个核反应堆内提高安全储备同时大大地降低费用和成本。
附图说明
借助附图更详细地说明本发明的一个实施例。其中：
图1一个核技术设备的安全容器的示意纵剖面图；
图2一个在设备故障情况下自动打开的闭锁装置，用于按图1的核技术设备的一个溢流口；
图3两个不同类型的闭锁装置的组合配置；
图4一个装入按图1的核技术设备的一个壁中的压力敏感的和温度敏感的闭锁装置在一个温度引起的、借助一个远距离起动装置实现起动之后的打开的状态；
图5按图4的闭锁装置的远距离起动装置在进入起动情况之前的视图；以及
图6在一个压力引起的起动之后的按图4的闭锁装置。
具体实施方式
在所有图中的相同的部分设有相同的附图标记。
图1示出了一个包括一个压水反应堆的核技术设备4的一个基本上对称于纵轴线1延伸的安全容器2的纵剖面。也称为反应堆安全壳的安全容器2在其内部包括一些设置用于产生热的且处于压力下的水蒸汽的核反应部件，特别是反应堆压力容器8和与其连接的具有多个蒸汽发生器12的初级冷却回路10，以及其他的系统部件。通过禁闭和阻挡例如从初级冷却回路10中的泄漏逸出的冷却介质的方式，构成安全容器2的外壳即使在较严重的运行故障情况下也防止放射性转入周围环境。通常安全容器2的外壳由钢构成并且附加地由在图中未示出的混凝土外套包围。
核技术设备4设计用于一种特别高的运行安全性，其中同时能够实现一种特别经济的操作方法。为此在安全容器2的内室14中通过一个气密的隔壁16分成一个包括反应堆压力容器8和初级冷却回路10亦即各活性的和高能的部件的设备室18和一个包括其余的、只较弱的放射性负荷的系统部件的工作室20。设备室18和工作室20本身必要时分成一些其他的分室，但这对于以下待描述的安全技术方案和所属的设计原理不具有原则上的重要性。隔壁16通常构成较坚固的钢筋混凝土结构，从而除工作室20和设备室18的通风方面的分开外对于设备室18的内部释放的辐射还要实现显著的隔离作用。借此工作室20即使在核技术设备2的功率生产运行(Leistungsbetriebes)期间也保留是可进入的，因此对于例如进行的检验和维修工作是可容易接近的。通常只针对设备室18内的高能的和较高的污染的核反应部件的维修工作才中断反应堆运行。
在一种运行的故障情况的范围内，其例如由于初级冷却回路10中的泄漏引起或伴随，除释放热的蒸汽外也导致设备室18内的可点燃的和可能爆炸的气体，特别是氢气的重要的量的释放。由于保持设备室18的容积比较小，对此在某些情况下在一定的时间以后超过临界的浓度，此时必须考虑到一种提高的爆炸危险。为了从一开始就可靠地排除这样的临界状态，在将设备室18与工作室20分开的隔壁16中设置多个溢流口22a、22b、22c，它们在正常运行时通过为其分别配置的闭锁元件24气密地闭锁，但在设备室18内的一种故障情况或一种事故状况的情况下及早地开放相应的溢流横截面以便将故障情况气氛有效地分布于整个的安全容器2中。相应的闭锁元件24是一个被动的闭锁装置26的组成部分，其在达到或超过看作故障情况指示器的起动条件时自动和无外来能量地打开溢流横截面。
在正常运行中在设备室18内通过抽出在那里存在的气氛产生一相对于工作室20的轻的负压，对此压差为约10Pa至最大1000Pa。为了抽气设置在图1中用28标记的抽气装置，其包括一个穿过设备室18的隔壁16和安全容器2自由引导的抽气管道30包括在其上连接的抽气泵32。在逸入周围环境之前由设备室18抽出的室内空气借助一个多级的、与抽气管道30连接的净化装置34被净化和消除污染，该净化装置包括一些气溶胶过滤器和碘过滤器。此外通过一在图中未更详细示出的循环空气装置连续地排走设备室18内产生的热，从而设备室18内的室温在正常运行时低于一个约60℃的最大值。
在一应归因于初级冷却回路10中的泄漏的故障情况下，由于热蒸汽和气体的释放在设备室18的内部一方面导致增压而另一方面导致温升，同时还可以增加室内空气的氢气含量或其他的可点燃的气体的浓度。因此为了核技术设备4对故障情况的发生的监控，设备室18内主控的压力或相对于工作室20的差压以及气温是特别重要的和有用的参数。各闭锁装置26这样设计和构造，使得一旦一个或多个所述的工作参数(压力、温度、H2-浓度)超过一个看作故障情况指示器的阈值它们就自动地起动并打开溢流横截面。通过闭锁装置26关于其起动和操纵机构的不同的设计对此即使在具有较缓慢的压力建立的可能的故障情况下也达到一特别可靠的和较大面积的室打开。
此外通过溢流口22a、22b、22c在将设备室18与工作室20隔离的隔壁16中的特定的设置确保在起动情况下优化的流动状况，其促进释放的可点燃的气体在整个的反应堆安全壳-容积内的顺利的和均匀的分布。一方面将一些较低的溢流口22a包括压力敏感的和温度敏感的在起动情况下自动打开的闭锁装置26以垂直的安装方式设置在设备室18的下面的三分之一中。另一方面将多个这样的闭锁装置在盖36的溢流口22b中设置在蒸汽发生器12的上方(水平的安装方式)并同时可以说构成一个溢流盖。为了适当地考虑可能在设备室18内占优势的温度成层，高处的闭锁装置26的起动温度以约90℃选择得比低处的闭锁装置的高，它们约65℃。此外在接近底面的区域内将各电机操纵的溢流活门38装入在那里的溢流口22c中，它们在正常运行中分别通过一电机40保持关闭并且在起动情况下，亦即在切断的或无电压的电机40的情况下按照故障保险原理通过弹簧力或重力打开。
如上所述通过起动机构的多样化确保在一在反应堆的核区域内或在初级冷却回路10中的故障情况下打开主要的或仍至少一重要数目的闭锁装置26或闭锁元件24。借此接着调节在图1右边部分中由流动箭头42说明的流动分布，其中热气体和蒸汽从高处的在设备室18的盖36中的溢流口22b向上逸出，在位于其上方的安全容器2的盖上冷却并紧接着在安全容器2的隔壁16与内壁之间的环形中间室44中下降，以便最后再次通过打开的溢流横截面22a、22c流入设备室18内。通过流动的循环发生以前分开的“内部的”和“外部的”反应堆安全壳-气氛的特别有效的混合，借其可靠地限制可爆燃的气体或气体混合物的最大浓度，其可能危害安全容器2的完整性或稳定性。
在隔壁16与安全容器2的内壁之间的中间室44中的流动横截面通过隔离元件114变窄，借此产生一特别有利的流动导向。在该实施例中隔离元件114整体构成一环形板的形式，其大致在设备室18的三分之一高度处安装于隔壁16中。保留的自由的对流横截面或入流横截面115约为如位于隔离元件114下方的溢流口22a、22c的入流横截面的三个那样大。
此外采用多个催化的复合器46，用以减少释放的氢气，它们优选设置在设备室18的内壁上，特别围绕蒸汽发生器12，这样，在溢流盖36打开时，它们被向上上升的气氛以较高的流入速度流进。于是氢气的减少是特别有效的。通过反应热则使在高处的、盖侧的溢流横截面中的溢流速度提高到直达2m/s或更高的值。最后至少几个复合器46这样设置在温度敏感的闭锁装置26的附近，使得即使在另外早些的较低的室温下，由其在H2出现时产生的反应热也导致超过起动温度，亦即导致相应的溢流口打开。通过在核技术设备4中利用的复合器46的这样的多倍利用因此按简单而低成本的方式实现闭锁装置26的一种附加的、依赖于氢气浓度的起动机构。
图2中示出一个本身结合依赖于压力的打开和依赖于温度的打开的两种功能的闭锁装置26。在图中所示的实施形式中闭锁装置26适用于在核技术设备4的设备室18的盖36或盖壁中的水平的安装；但也可设想以倾斜的或垂直的安装位置例如在一侧壁中的变化形式。
闭锁装置26包括一为覆盖一溢流口22的闭锁元件24，它具有一个夹紧在一个第一框架元件48中的爆裂薄膜50。框架元件48在从用方向箭头52标记的方向的俯视图中具有一个矩形的基面。框架元件48本身由横截面为正方形的空心梁或通过其他的例如敞开的钢型材(L、U型材组合)的应用构成。支承爆裂薄膜50的第一框架元件48借助铰链56可摆动地固定在一个第二框架元件58上，使得完整的闭锁元件24在需要时以一个门扇或铰链窗的形式相对于固定地与密封和保持结构60连接的第二框架元件58可以翻开，后者同时用作为第一框架元件48的支座和止挡。密封和保持结构60本身牢固固定于一图中未示出的核技术设备的混凝土盖或隔壁中。两个框架元件48、58设置在固定结构60的下方，从而闭锁元件24在起动情况中可自由向下翻开。
在核技术设备4的正常运行中，将闭锁元件24保持为气密闭锁的，亦即位于图2中所示的打开过程中表示的运动过程的三个位置的最上部的位置。
两个框架元件48、58则相互叠合地设置，同时通过提供一足够的压紧力和必要时通过在图中未示出的密封装置达到一高的气密性。在正常运行中借助一个包括一个易熔焊料62的锁紧装置64保持该关闭的状态，该锁紧装置与两个框架元件48、58的装备铰链的侧面对置地安装在其上。杆形或带形的易熔焊料62，如在图2中右下面的详图中可清楚看出的，在其两端分别借助一个固定螺钉66一边与活动安装的第一框架元件48而另一边与固定的第二框架元件58或位置固定的密封和保持结构60固定连接并且这样防止在正常情况下打开闭锁元件24。并且通过一借助一调整螺钉68可调整的夹紧装置70调整在两个框架元件48、58之间主控的压紧力，借此可以再调整设置的密封性。易熔焊料装置有利地可以由一种多个平行的焊料的配置构成，它们(梳子似的)以几个mm的间距安装并由此在设备正常运行中能够施加较大的闭锁力。此外一种这样的实施方式特别适用于在各个焊料条之间的间隙区域内容纳催化的元件。
易熔焊料62的易熔点这样选择，使得一旦在易熔焊料62的位置上的室温超过一特别预定的匹配于溢流口的起动值，就开放闭锁元件24。亦即易熔焊料62在其在两个固定夹紧的或拧紧的末端之间的中间区域内通过开始的熔化过程被分开，随后闭锁元件24由于其自重和由于其“吊挂的”安装向下翻转并且开放溢流口22以便通流。在一完成的断开以后可以通过一新的易熔焊料62的使用容易重新建立原来的状态。此外通过易熔焊料装置62的替换也可以容易地实施这些元件的一重复的功能检验，以及改变起动温度和例如匹配于改变的核技术设备4的工作条件或匹配于改变的安全规程等。
不同于闭锁元件24的依赖于温度的解锁和打开在达到爆裂压力时也可以通过爆裂薄膜50的爆裂打开溢流横截面。
图3示出两个直接并排在一个溢流盖36中设置的闭锁装置26的组合。其中左边的在其结构和其作用方式上相当于由图2已知的闭锁装置26，但右边的简单一些构成为单纯压力敏感的闭锁装置26包括一个夹紧在一个固定的框架72上的爆裂薄膜50。通常对于许多使用区域和应用目的足够的是，只在闭锁装置26的一部分中设置不同的起动和打开机构，借此对于核技术设备4的设计、制造和维修可以保持较少的总费用。
图4中示出一闭锁装置26的另一实施形式，其特别适用于一在较小的故障情况温度或事故温度的区域内的使用位置，例如用于在一侧壁74或在隔壁16的一部分中的垂直的安装。类似如由图3已知的闭锁装置26，该方案包括一个固定在一个框架元件48上的爆裂薄膜50。框架元件48借助多个在图中看不见的铰链56在其下面的纵向侧面76可转动地支承在一个装入钢筋混凝土壁中的框架式支承结构78上，从而其在解除锁紧时通过其自重驱动可以翻到图中所示的打开位置。通过两个侧向设置的、分别在端侧铰接地固定在活动的框架元件48和壁74上的伸缩式弹簧元件80支持打开过程，特别在其起始阶段。
在正常情况下，框架元件48通过一个安装在支承和固定结构78的与铰链56对置的侧面上的并同时嵌入框架元件48的一个对应的配件82中的锁紧元件83保持闭锁。在当前的情况下涉及一种气动的锁紧元件83，其在施加压缩空气时解锁。为此锁紧元件83经由一个在核技术设备4的正常运行中无压力的管道84与一个依赖于温度的起动装置86连接，它在起动情况下为锁紧元件83的解锁提供所需要的操纵压力。起动装置86相对于锁紧元件83可以有利地设置在一个较高的故障情况温度(
Figure A200780008030D0022091433QIETU
)的区域内并且按照管道84的管道长度也设计为远距离起动装置。
在图5中在图4之前和图4中按起动过程示出的起动装置86包括一个用一种处在压力下的气体填充的压缩气体容器88，它在排出侧通过一个止回阀90可闭锁。在正常情况下，亦即在达到起动条件之前，止回阀90的弹簧加载的阀杆92通过一个玻璃泡保险装置94保持在关闭的状态。保险装置94可以例如构成为玻璃泡(Glaskolben)并且为此包括一个设置在阀壳体96之外的并且通过一个止挡98固定在其位置上的玻璃泡100，在其上固定一个压到阀杆92上的并同时将其固定在闭锁位置的操纵杆102。玻璃泡100由一种玻璃材料制成，它在达到一个预定的起动温度时，典型地为65℃至90℃时，熔化或断裂，从而释放先前锁定的阀杆92。由于在压缩气体容器88中的超压和还通过压簧104的弹簧力的支持，阀杆92打开，从而处于压缩气体容器88中的气体从其中流出并且首先可流入一个被一个壳体106包围的中间室108中且紧接着流入与气动的锁紧元件83连接的管道84中，由此锁紧元件83解锁并打开设置在壁74中的闭锁元件24。
在这里所示的实施形式中，玻璃泡100处于中间室108之外，其中通过壳体壁的一个相应的孔隙110引导操纵杆102。操纵杆102沿其纵向方向可在孔隙110中移动。在操纵杆102与壳体106之间保持小的间隙并且借助一个固定在孔隙110的边缘上的、在图中未更详细示出的密封圈等密封，从而在该位置不发生泄漏引起的压力损失。
也可以通过一些液压装置或绳索传动系统达到上述远距离起动的功能。
图6最后再次示出由图4已知的闭锁装置26，但现在按照一种压力引起的起动，它在保持关闭的框架元件48中已导致爆裂薄膜50的撕裂或爆裂。箭头112说明出现的流动。
             附图标记清单
1                      纵轴线
2                      安全容器
4                      核技术设备
8                      反应堆压力容器
10                     初级冷却回路
12                     蒸汽发生器
14                     内室
16                     隔壁
18                     设备室
20                     工作室
22a、22b、22c          溢流口
24                     闭锁元件
26                     闭锁装置
28                     抽气装置
30                     抽气管道
32                     抽气泵
34                     净化装置
36                     盖
38                     溢流活门
40                     电机
42                     流动箭头
44                     中间室
46                     复合器
48                     框架元件
50                     爆裂薄膜
52                     方向箭头
56                     铰链
58                     框架元件
60                     密封和保持结构
62 　　　        易熔焊料
64       　　　  锁紧装置
66 　　　        固定螺钉
68  　　　       调整螺钉
70  　　　       夹紧装置
72    　　　     框架
74   　　　      侧壁
76 　　　        纵向侧面
78  　　　       支承结构
80     　　　    伸缩式弹簧元件
82     　　　    配件
83      　　　   锁紧元件
84    　　　     管道
86       　　　  起动装置
88    　　　     压缩气体容器
90        　　　 止回阀
92      　　　   阀杆
94      　　　   玻璃泡保险装置
96        　　　 阀壳体
98       　　　  止挡
100      　　　  玻璃泡
102      　　　  操纵杆
104     　　　   压簧
106        　　　壳体
108      　　　  中间室
110      　　　  孔隙
112        　　　箭头
114     　　　   隔离屏
115       　　　 入流横截面

Claims (31)

1.核技术设备(4)，包括一个安全容器，其内室通过一个气密的隔壁(16)分成一个包括反应堆压力容器(8)和初级冷却回路(10)的设备室(18)和一个在正常运行中可进入的工作室(20)，其中在隔壁(16)中设置多个溢流口(22a、22b、22c)，其中，相应的溢流口(22a、22b、22c)由一个在达到一个为相应的溢流口(22a、22b、22c)配置的起动条件时自动打开的闭锁装置(26)的一个闭锁元件(24)闭锁，并且其中不仅设置依赖于压力打开的闭锁装置(26)而且还设置不依赖于压力打开的闭锁装置(26)。
2.按照权利要求1所述的核技术设备(4)，其特征在于，包括至少两种类型的闭锁装置(26)，其中分别作为起动过程和/或操纵过程的基础的作用原理不相同。
3.按照权利要求1或2所述的核技术设备(4)，其特征在于，在一个闭锁装置(26)中结合多个基于不同的作用原理的起动装置。
4.按照权利要求1至3之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，不仅设置依赖于压力打开的闭锁装置(26)而且还设置依赖于温度打开的闭锁装置(26)。
5.按照权利要求1至4之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，至少一个闭锁装置(26)这样设计，使得一旦在设备室(18)中的气压超过一个预定的起动压力，该闭锁装置就自动地打开。
6.按照权利要求1至5之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，至少一个闭锁装置(26)这样设计，使得一旦在设备室(18)与工作室(20)之间的压力差超过一个预定的起动值，该闭锁装置就自动地打开。
7.按照权利要求6所述的核技术设备(4)，其特征在于，起动值为约20毫巴至300毫巴。
8.按照权利要求1至7之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，至少一个闭锁装置(26)这样设计，使得一旦在设备室(18)的一个测量位置的局部的气温超过一个预定的起动温度，该闭锁装置就自动地打开。
9.按照权利要求1至8之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，一个闭锁元件(24)经由一个远距离操纵装置与一个在设备室(18)的盖附近定位的依赖于温度的起动装置(86)连接。
10.按照权利要求8或9所述的核技术设备(4)，其特征在于，相应的闭锁装置(26)的起动温度在约65℃至约90℃的区间内。
11.按照权利要求8至10之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，依赖于温度打开的闭锁装置(26)的起动温度随其安装高度渐升地选择。
12.按照权利要求1至11之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，至少一个闭锁装置(26)这样设计，使得一旦一种在设备室(18)的气氛中存在的可燃或可爆炸气体的浓度，特别是氢气浓度超过一个预定的起动浓度，该闭锁装置就自动地打开。
13.按照权利要求12所述的核技术设备(4)，其特征在于，起动浓度为约1至2容积百分比。
14.按照权利要求1至13之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，包括一个依赖于温度打开的闭锁装置(26)和一个在存在易爆炸的或可点燃的气体时释放热的催化的元件或复合器(46)，其中，催化的元件或复合器(46)这样设置，使得由其释放的热在超过一个阈值时起动闭锁装置(26)的打开。
15.按照权利要求1至14之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，分别设有闭锁装置(26)之一的溢流口(22a、22b、22c)的一个第一分量(22a、22c)设置在设备室(18)的接近底面的区域内，而一个第二分量(22b)设置在较高的区域内，特别在隔壁(16)的构成设备室(18)的盖的部分中，其中高度差大于5m，优选大于20m。
16.按照权利要求15所述的核技术设备(4)，其特征在于，在较低的与较高的溢流口(22a、22b、22c)之间，在设备室(18)的内壁(16)上安装多个复合器(46)。
17.按照权利要求1至16之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，由各闭锁元件(24)总共覆盖的面积大约为设备室(18)的水平的横截面积的0.1至0.5倍。
18.按照权利要求1至17之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，在设备室(18)的入流口区域内具有附加的隔离屏(114)，其中入流横截面(115)至少为配属的溢流口(22a、22c)的入流横截面的两倍。
19.按照权利要求1至18之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，闭锁元件(24)大面积地装入一个平面的、由钢支架构成的保持和密封结构(60)中。
20.按照权利要求1至19之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，包括一个冷却装置，用以冷却处于设备室(18)内的室内空气，其中冷却装置的冷却功率这样确定，使得在设备室(18)内的室温在正常运行中可持续地下降到低于60℃。
21.按照权利要求1至20之一所述的核技术设备(4)，其特征在于，包括一个用于处于设备室(18)内的室内空气的抽气装置(28)和一个净化装置(34)，用于抽出的室内空气的净化和消除污染。
22.闭锁装置(26)，用于一个设置在一个壁中的溢流口(22a、22b、22c)，特别应用于一个按照权利要求1至21之一所述的核技术设备(4)中，具有一个包括一个爆裂元件特别是一个爆裂薄膜(50)或爆裂片的闭锁元件(24)，其中闭锁装置(26)这样设计，使得该闭锁装置在达到一个预定的环境方面的起动温度时自动地开放流动横截面。
23.按照权利要求22所述的闭锁装置(26)，其特征在于，包括一个在温度引起的起动情况下立即作用到爆裂薄膜(50)或爆裂片上并导致其撕裂的操纵装置。
24.按照权利要求23所述的闭锁装置(26)，其特征在于，包括一个弹簧驱动的操纵装置。
25.按照权利要求23或24所述的闭锁装置(26)，其特征在于，包括一个在达到起动温度之前锁定操纵装置的或在其作用上平衡的锁紧装置。
26.按照权利要求22至25之一所述的闭锁装置(26)，其特征在于，爆裂元件固定或夹紧在一个可旋转或可摆动地固定在壁上的框架元件(48)上，其中框架元件(48)通过一个锁紧元件(83)可固定在关闭的位置，并且锁紧元件(83)这样设计或与一个依赖于温度的起动装置(86)连接，使得该锁紧元件在达到起动温度时解锁。
27.按照权利要求26所述的闭锁装置(26)，其特征在于，包括一个远离闭锁元件(24)设置并且在起动情况下经由一个机械的或气动的远距离操纵装置作用到闭锁元件(24)或锁紧元件(83)上的起动装置(86)，优选为一个温度敏感的或浓度敏感的起动装置。
28.按照权利要求26或27所述的闭锁装置(26)，其特征在于，其锁紧元件(83)或起动装置(86)包括一种易熔焊料(62)或一种易熔锡料。
29.按照权利要求22至28之一所述的闭锁装置(26)，其特征在于，包括一个闭锁元件(24)，该闭锁元件这样构成并固定在壁上，使得通过闭锁元件(24)的自重驱动或支持打开过程。
30.按照权利要求22至29之一所述的闭锁装置(26)，其特征在于，包括一个闭锁元件(24)，该闭锁元件在关闭的状态下是弹簧加载的。
31.按照权利要求22至30之一所述的闭锁装置(26)，其特征在于，包括至少一个通过电动力有效保持在关闭状态的闭锁元件(24)，例如构成为鱼鳞板式活门或构成为具有弹簧回程电机的摆转活门，特别用在一个按照权利要求15至17之一所述的核技术设备的较低的溢流口(22c)中。
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