CN105976881A - 用于核设施的紧急供应的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于核设施的紧急供应的方法和装置。该装置包括带有多个被固定安装的设备的集装箱(10)以及至少一个马达(22)、发电机(26)、泵(24)、燃料箱(14)以及变压器(34)，其中，泵和发电机与马达在功能上相连接以为了操纵泵和发电机。

Description

用于核设施的紧急供应的装置和方法
本申请是申请日为2012年5月30日、题为“用于核设施的紧急供应的装置和方法”的中国专利申请CN201280026845.7的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于核设施的紧急供应(Notfallversorgung)的装置，其具有带有多个被固定安装的设备的集装箱(Container)，包括至少一个马达、发电机、泵、燃料箱以及变压器，其中，泵和发电机与马达在功能上相连接以为了操纵泵和发电机。同样地，本发明涉及一种在利用不依赖于核设施的泵和/或发电机的情形下用于核设施的紧急供应的方法。
背景技术
核设施(例如核电厂)在例如由于地震、破坏、袭击或其它影响形成的事故的情况中对于环境形成巨大危险。在此在事故中已确定，如果例如由于地震或洪水导致供应设备例如泵房遭受机械的损坏，工厂操作者、救灾组织和消防队员或技术援救机构都不能掌控在核电厂中的冷却系统的完全失灵。在停电或设施错误操作的情况中也形成相应的危险，如在切尔诺贝利的事故中所呈现的那样。
根据文件DE 197 39 138 A1的用于使用在船舶事故的情形中且在近岸区中的在化学品事故控制的领域中的用于能量供应的装置具有呈集装箱状的壳体，在其中设置有马达、液压泵、燃料箱以及发电机。在此，泵和发电机与马达在功能上相连接以为了操纵泵和发电机。
文件WO 2010/090634 A1涉及一种模块化构建的能量供应装置，在其外壁处可固定有燃料箱。文件US 4 992 669 A的对象同样是包括两个集装箱的模块化的能源系统，其中，在其中一个集装箱中布置有马达且在另一集装箱中布置有发电机。马达和发电机经由穿过集装箱壁的轴相连接。
由文件US 2008/0217443 A1可获得一种在其舱房中布置有泵、马达、发电机以及变压器的运输工具。由文件US-2001/0032032 A1可得知一种可移动的能量供应装置，其包括呈集装箱状的舱室，在其中布置有驱动总成和发电机。附加地可设置有冷却水箱，可经由联接接头从外部对该冷却水箱进行填充。文件DE-10 2007 009 393 A1已知涉及一种用于军事和/或人道主义的现场使用的可移动的集装箱模块。文件JP-8-248167 A的对象是反应器的紧急切断系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于核设施的紧急供应的装置以及方法，其确保在事故的情况中可通过不依赖于核设施的自给自足的系统在这样的程度上维持运行，即使环境危害最小化。
同时应确保该集装箱可在稳定的位置中被运输且被定位。
为了实现该目的，本发明大致上设置用于核设施的紧急供应的装置，其带有具有多个被固定安装的设备的集装箱，至少包括：
- 马达，
- 发电机，
- 泵，
- 燃料箱，
- 变压器，
- 必要时净化区域，
其中，泵和发电机与马达在功能上相连接以为了操纵泵和发电机，且其特征在于，燃料箱布置在集装箱的重心区域中。
在方法方面，本发明的特征在于使用带有多个被固定装配的设备的供应集装箱，其至少包括：
- 马达，
- 发电机，
- 泵，
- 燃料箱，
- 变压器，
- 必要时净化区域，
其中，泵被集成到核设施的冷却水循环中，且/或
泵从外部蓄水器(Fremdwasservorlage)将冷却水泵入核设施的冷却水循环或冷却水循环的区段中。
带有发电设备的集装箱虽然属于现有技术(文件DE 203 09 849 U)，然而其不是自给自足的系统。
同样地适用如下情况，即集装箱被用作房间单元(Hauszellen)(文件DE 22 00 851 A1)。相反地根据本发明使得一种自给自足的系统可供使用。
基于根据本发明的教导存在如下可行性方案，即在核设施的冷却系统失效的情况中(这由于停电、由于管道网络的至少部分毁坏而造成)使得再次激发(ertüchtigen)该冷却系统或绕开该冷却系统且因此替代该冷却系统。
根据本发明的教导提供了一种紧急供应系统，其不依赖于核设施，从而通过针对性使用根据本发明构造成的供应集装箱可在预先确定的等待期内再次建立需要的冷却，以便于可靠地排出衰变热。提供一种可移动的系统可供使用，该系统可直接在使用位置处起作用且可使用。
供应集装箱的核心是以尤其大功率的废气涡轮柴油马达形式的马达，其可利用液态的石化燃料或植物油来运行。
该马达具有两个轴端，在一个轴端处联接有泵，其中，离合传动机构确保平缓的启动和泵转速的匹配。通过该泵可替代核设施的冷却系统的失效的泵。
在另一轴端处联接有用于发电的发电机。电流被传输到被集成在集装箱中的变压器或者变压器调节站处，以便于转换到需要的额定电流值上。
所产生的电流可充当在核设施中的失效的电网的替代品，以便于例如再次激活依然完好然而失效的泵。
为了提供一种自给自足的系统，该供应集装箱此外具有用于容纳燃料的被固定安装的燃料箱。在此，所安装的且带缓冲的燃料箱(例如钢箱)的容量至少为10m3，尤其为15m3。该箱可通过隔板被划分成平稳区(Beruhigungszonen)，从而使得内含物在运输中不倾向于遭受颠簸的运动。
由于燃料箱的较大的容量，在15m3的体积且例如135 l/h的马达消耗的情形中该系统可自给自足地工作108h，即4.5天。
在一种改进方案中设置成，除了作为第一集装箱的供应集装箱之外附加地可使用第二集装箱，其同样可包含燃料箱。此外，第二集装箱可包含用于容纳安装材料的内装件或需要用于维持核设施的其它部件。
泵尤其地是水平地装配的自吸式的蜗壳泵，其针对污水设计。该泵经由离合传动机构与马达的轴端中的其中一个相连接且在没有专用驱动器的情况下运转。经由该泵，冷却介质水可通过待联接的管道或者软管系统被输送至规定位置。
根据发电机原理(Dynamorprinzip)，发电机产生电流且然后将电流输送到在集装箱中存在的变压器调节站处且以需要的额定量输送到负载处，负载大致上可以是失效的冷却水泵。
内装件(也被称作部件)与核设施的功率要求尤其核电厂及其功率需求相协调。在此如此地选择功率潜力，即涵盖下列应用情况。
在核设施的现存的冷却水管道中的限定的位置处装配有联接接头，其可利用被阻断且被封住的手动阀(Handarmatur)被封闭。在这些位置处然后联接有吸管和压力管，其与泵相连接，以便于因此替代失效的(多个)冷却水泵。因此通过在供应集装箱中存在的泵冷却水继续在冷却水循环中被输送。如果不存在联接接头，则在部件投入运转之前例如安装所谓的“热钻孔(Hot Tapping)”。在此，处在压力下的管道被钻孔且在一个工作进程中设有包含阻断阀(Absperrarmatur)的接头。紧接着，在供应集装箱中存在的泵可运行且可再次建立冷却循环。
如果现存的冷却水系统的部件遭受物理毁坏，则由泵在吸入侧经由耐真空的(vakuumfest)抽吸软管或管道从外部蓄水器吸入水且然后增压地经由压力软管将水泵入到完好的冷却系统的一部分中。在此之前须阻断被毁坏的管道件且设置接口例如附加接头。外部蓄水器可以是海水、河水、冷却塔水、水池水或湖水或是现有的饮用或工业供水网络。
然而在核设施的冷却水系统的泵由于电流原因而失效时同样存在这样的可能性，即通过以下方式使泵运行，即联接到集装箱的发电机或者变压器处。此外，可对控制压力调节系统和附属的测量和调节系统的阀的备用电池进行充电。
作为另外的变型方案应说明的是，不仅泵运行而且经由发电机产生电流。由此产生下列应用可能性：
－ 在泵运行时可实现例如燃料成分槽冷却器的冷却循环跨接(有时称为旁通)或冷却循环维持。
－ 在发电机运行时，可再次激活/操纵现存的冷却水循环的失效的冷却水泵。
－ 在不仅泵而且发电机运行时，可进行冷却循环跨接且同时使失效的冷却水泵投入运行。
根据本发明，供应集装箱包含以下主要部件：
－ 马达(例如柴油机)，
－ 发电机，
－ 泵，例如包含基本管道系统至第一阻断部(Erstabsperrung)的高功率泵，
－ 燃料箱，
－ 变压器调节站，其应在辐射方面防护且可被净化。
此外，集装箱至少包含以下联接和装配材料：
－ 包括焊炬的焊接装备，用于将联接接头焊接在现有的管道处，
－ 管道装配工工具的各种套装，
－ 联接配件和阀，
－ 热钻孔-接头钻孔设备，
－ 接头和阻断阀，
－ 校准的盖革计数器和剂量仪、防辐射服、用于自保护的氧气和呼吸保护装置，
－ 独立于网络的且无干扰的通信设备。
在一种改进方案中设置成，供应集装箱关联有第二集装箱，该第二集装箱同样可优选地为40-FT或45-FT集装箱。第二集装箱应包含联接和装配材料，例如：
－ 专用电力电缆，
－ 消防软管，
－ 联结器和附件，
－ 包括焊炬的焊接装备，
－ 管道装配工工具，
－ 联接配件和阀，
－ 带有接头和阻断阀的热钻孔-接头钻孔设备，
－ 盖革计数器、剂量仪、防辐射服、氧气和呼吸保护装置，
－ 燃料箱，
以便于示例地提及一些材料或部件，其整体地为了核设施的紧急供应间接或直接得到使用。
基于根据本发明的教导，即燃料箱被安装在集装箱的重心区域中即尤其地在中间区域中，可实现安全的定位。在陆地遭受洪水的情形中，液压的、自调平的升降支撑此外可保护部件免受水的侵入。
可容易地实现在载重汽车中、通过船或火车、在车辆中或借助于直升飞机的运输。
根据本发明的装置是自给自足的，且对于这样的情况(即，不存在所需要的冷却水用于冷却核设施)需要足够的蓄水器，以便于确保冷却。在此，水质量是不重要的，因为可利用耐海水腐蚀的污水泵来工作。基于燃料箱的较大的容量可实现在如下时间段上的持续运行，即该时间段确保在一时间段上可实现核设施的冷却或者供电，其足以可执行维修工作。
集装箱应如此地设计，即提供辐射防护、碎片防护以及爆炸防护。附加地应集成有带有淋浴装置的净化区域，以便于必要时可从人员身上移除污染颗粒。
基于变压器调节站可对电网波动起反应，其中，多个电路被单独地调节且功率可匹配于泵要求。在此，变压器调节站可承担用于阀和MSR仪器调节的备用电池的充电功能。
附图说明
本发明的另外的细节、优点和特征不仅由权利要求、由从权利要求获得的特征(单独地和/或组合地)，而且由以下对从附图中获得的实施例进行的描述中得出。
其中：
图1显示了供应集装箱的原理图示，
图2显示了附加集装箱的原理图示，
图3显示了根据图1的供应集装箱的另一原理图示，
图4显示了根据本发明的供应集装箱的第一个使用示例的原理图示，
图5显示了根据本发明的供应集装箱的第二个使用示例的原理图示，且
图6显示了根据本发明的供应集装箱的第三个使用示例的原理图示。
具体实施方式
由图1可纯粹在原理上且在透视图示中获得供应集装箱10，利用该供应集装箱可自给自足地维持核设施例如核电厂的运行，该核设施的冷却系统由于管网或者泵的毁坏、由于电力故障而失效。
供应集装箱10(下面简称为集装箱)尤其是40英尺集装箱，其原则上被划分成三个区域。在第一区域12(其处在完成的且设有内装件的集装箱10的重心区域中)中安装有防弹的燃料箱14，其例如可具有至少10m3的最小容量，以便于仅示例地列出一个数字。在燃料箱14中存在隔板16,18，以便于将箱14也就是说其内部容积划分成平稳区。由此确保在集装箱10的运输时防止燃料的颠簸运动。
在图1的绘图图示中，在中间区域10的左侧旁边存在第二区域20，该第二区域可被称作机器间，且在该第二区域中布置有至少一个优选大功率的废气涡轮柴油机形式的马达22、尤其水平放置的自吸式的针对污水设计的蜗壳泵形式的泵24以及发电机26。此外，由泵24引出可阻断的抽吸和压力管28,30，其然后可以下面所描述的形式与待供应的核设施的冷却系统相连接。
在绘图图示中处在燃料箱14右侧的第三区域32具有变压器34以及优选带有净化淋浴装置的防辐射空间36。
集装箱10可在其端侧经由转动门38,40,42,44被封闭。
可由图3获得根据本发明的集装箱10的另一原理图示，其中，原则上画出区域10,20和32。此外示出了调质处理的钢板集装箱壁的细节，更切确地说在作为中间的区域10的防弹的燃料箱14与在其中存在至少一个变压器34的被称作防辐射空间的右侧区域32之间。
由详细视图辨认出，在燃料箱14与防辐射空间之间的隔板通过例如10mm厚度的燃料侧的钢板46、例如10mm厚度的凯芙拉板(Kevlarplatte)48和例如20mm厚度的钢板50组装而成。具有相应厚度的钢板50还包围第三区域32(即防辐射空间)以及机器间(即区域20)。
必要时，在使用时给40英尺集装箱10附加提供第二集装箱52，该第二集装箱同样可以是40英尺集装箱，其包含燃料箱54以及架子56,58，以便于容纳下面所描述类型的联接和装配材料。
由于燃料箱14或者54的较大的容量使得一种可在若干天的时间段上自给自足地工作的紧急供应系统可供使用。如果马达22的消耗例如为每小时135l，假如燃料箱14的容积为15m3，则马达可连续运行至少108小时。如果同样带有具有相应容积的燃料箱54的附加集装箱52可供使用，则总地得出大约9天的燃料储备。
基于燃料供应确保马达22即优选柴油机组在全负荷下可运行大约300小时。在此，全负荷意味着不仅泵24而且发电机26的同时运行。在泵运行中或在发电机运行中的部分运行的情形下，马达22可在70%的部分负荷的情形下运行大约4000小时，也就是说大约半年。由此确保核设施的冷却系统可以充分的程度运行以在这样的程度中排出衰变热，即使得排除环境危害。
关于马达22应注意的是，其应如此地设计，即可利用所有液态的、石化的燃料或植物油实现运行。
马达22具有两个轴端，其中一个与泵24相连接而另一个与发电机26相连接。发电机26与变压器34相连接，以便于可经由调节以需要的额定量供应负载。同样地存在如下可能性，即对电网波动起反应且单独调节多个电流回路且将功率匹配于处在核设施中的泵要求。
集装箱10的部件的设计满足核设施59的功率要求且与其功率需求相协调。存在如下可能性，即在故障中覆盖下面的应用情况。
如果核设施59的冷却系统失效，则可实现下面的方案。因此可在准备阶段在现有的冷却水管道中在限定的位置处装配联接接头，其以被阻断的或被锁住的手动阀封闭。在这些位置处联接有吸管60和压力管62，其与泵24相连接，以便于替代失效的冷却水泵64。冷却水循环可继续循环移动。相应地，在图4的绘图图示中在失效的泵64和与压力管62相连接的联接接头之间的连接通过阻断阀66中断。
可由图4获得第二种方案。如果不存在联接接头，则实现相应的热钻孔-管钻孔(Hottapping-Rohranbohrung)。热钻孔理解为在压力下对管道进行钻孔，其中，在一个工作流进程中安装接头包含阻断阀。然后，应急系统的泵可投入运行且再次建立冷却循环。因此得出如其可从图4中获得的那样的流程。
然而如果核设施59的现存的冷却水循环的部件毁坏，泵24在吸入侧与外部蓄水器相连接(管道68)。在此这可以是海水、河水、池水或湖水或核设施59或乡镇的现有的饮用或者工业水网。经由泵24被吸入的水压被提高且经由压力软管70被泵入到核设施59的完好的冷却系统中。在此之前阻断毁坏的功率部件且设置用于联接的钻孔接头。
另一方案可由图6获得。在尚完好的泵72的电流引起的失效的情形中，其经由变压器调节器36被供应以电流，而不必经由集装箱10本身的泵24实现冷却水的输送。
总结性地可确定：
1. 集装箱10包含以下主要部件：
- 马达22，
- 电流发电机20，
- 带有基本管道系统的泵24，
- 燃料箱14，
- 防辐射的必要时带有具有淋浴装置的净化区域36的变电站或者调节站34。
2. 作为初始装备或者基本装备，此外在集装箱10中如下可供使用：
- 焊接装备包括焊炬，以便于将联接接头焊接在现有的管道处，
- 管道安装工工具(Rohrschlosserwerkzeug)，
- 联接配件和阀(尤其具有根据DIN100的名义宽度)，
- 带有接头和阻断阀的热钻孔-接头安装设备，
- 校准的盖革计数器以及剂量仪，
- 防辐射服、氧气和呼吸保护装置，
- 独立且无干扰的通信设备。
3. 第二集装箱52(其同样可以是40英尺集装箱)应包含如下的联接和装配材料：
- 专用电力电缆，以用于使失效的泵再次投入运行的，
- 耐用的消防软管和联结器以及附件，以用于激发现有的冷却系统或自给自足地将水引入到核设施中(耐真空的吸管/软管)，
- 包括焊炬的焊接装备，以用于将联接接头焊接在现有的管道处，
- 管道安装工工具，
- 联接配件和阀(尤其具有根据DIN100的名义宽度)，
- 带有接头和阻断阀的热钻孔-接头安装设备，
- 校准的盖革计数器和剂量仪，
- 防辐射服，
- 用于自保护的氧气和呼吸保护装置，
- 带有至少10m3、优选15m3容量的燃料箱，
- 其余耗材。
根据本发明的系统为自己自足的且需要足够的蓄水器以用于实现功能。在此，水质量是不重要的，因为应在使用耐海水腐蚀的污水泵24的情况下工作。待存储在(多个)集装箱10,52中的燃料量应如此地定义大小，即可在不额外添加燃料的情形中实现许多天的持续运行。
主要应用重点是在核设施上的失效的冷却循环，以便于再次激活该冷却循环，从而确保能够可靠地排出衰变热。
这尤其地由此实现，即现有的冷却水循环被替代或其被激发且/或通过跨接电流回路，以便于使失效的冷却水泵再次投入运行。
(多个)集装箱10,52尤其应具有辐射防护、碎片防护和爆炸防护。应集成净化淋浴装置，以便于从人员身上移除污染的微粒。变压器调节站可对电网波动起反应且可单独地调节多个电流回路且使功率匹配于泵要求。此外，变压器调节站可承担用于阀和MSR仪器调节的备用电池的充电功能。其是可变的且可被调整到需要的名义值上。
集装箱10,52是可移动的且因此不依赖于位置、自给自足、耐用的且不需要结构性的连接。设计上简单且紧凑的构造确保存在不易受干扰性且实现原则上全球的可使用性。在核设施之外的使用同样是可能的，例如在灾区(在其中需要电、水/饮用水、污水净化和热)的使用。那么可使部件匹配于使用目的，确切说可相应地装备集装箱。

Claims (6)

1.一种用于核设施(59)的紧急供应的装置，该装置带有具有多个被固定安装的设备的集装箱(10)，至少包括：
- 马达(22)，
- 发电机(26)，
- 泵(24)，
- 燃料箱(14)，
- 变压器(34)，
其中，所述泵和所述发电机与所述马达在功能上相连接以用于操纵所述泵和所述发电机，
其特征在于，
所述燃料箱(14)布置在所述集装箱(10)的重心区域中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述马达(22)是带有两个轴端的柴油机尤其为废气涡轮柴油机，其中，所述轴端中的其中一个与优选以自吸式的针对污水设计的泵尤其为蜗壳泵形式的泵(24)相连接，而另一轴端与所述发电机(34)相连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，带有至少10m3尤其为15m3的容量的燃料箱(14)设计成防弹且尤其地通过隔板(16,18)划分成平稳区。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述集装箱(10)具有带有淋浴器的净化区域(36)。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述集装箱(10)至少是带有调质处理的钢板壁的40-FT集装箱，在所述集装箱的中间区域中布置所述燃料箱(14)，在所述集装箱的纵向上观察在所述燃料箱的一侧布置所述马达(22)、所述发电机(26)和所述泵(24)，而在所述燃料箱的另一侧布置所述变压器(34)和可能存在的净化区域。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的装置，其特征在于，所述变压器(34)辐射防护地布置在所述集装箱中。
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