DE10318081B4 - Nuclear facility - Google Patents

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Abstract

Kerntechnische Anlage, insbesondere eine Siedewasserreaktoranlage, mit einer Druckkammer (6), mit einer einen Gasraum (26) aufweisenden Kondensationskammer (8) und mit einem mit der Druckkammer (6) verbundenen Flutbecken (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Flutbecken (10) über eine nach Art eines Siphons ausgebildete Überlaufleitung (30) mit der Kondensationskammer (8) verbunden ist, wobei ein erstes Ende (32) der Überlaufleitung (30) in den Gasraum (26) mündet.nuclear Plant, in particular a boiling water reactor plant, with a pressure chamber (6), with a condensation chamber (8) having a gas space (26) and with a flood basin (10) connected to the pressure chamber (6), characterized in that the flood basin (10) via a formed in the manner of a siphon overflow pipe (30) with the Condensation chamber (8) is connected, wherein a first end (32) the overflow pipe (30) opens into the gas space (26).

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Description

Die Erfindung betrifft eine kerntechnische Anlage, insbesondere eine Siedewasserreaktoranlage, mit einer Druckkammer, mit einer einen Gasraum aufweisenden Kondensationskammer und mit einem mit der Druckkammer verbundenen Flutbecken.The The invention relates to a nuclear installation, in particular a Boiling-water reactor plant, with a pressure chamber, with one Gas chamber having condensation chamber and one with the pressure chamber connected flood basin.

Aus der DE 100 12 554 A1 ist eine solche Siedewasserreaktoranlage zu entnehmen, bei der innerhalb eines Sicherheitsbehälters ein Reaktordruckbehälter, eine Kondensationskammer und auf dieser angeordnet ein Flutbecken vorgesehen sind. Das Flutbecken ist nach oben zum eine Druckkammer bildenden Innenraum des Sicherheitsbehälters offen. Die Druckkammer ist zur Kondensationskammer im Normalbetrieb dichtabgeschlossen, so dass kein Druckausgleich erfolgt. In der DE 100 12 554 A1 wird ein als „SWR1000" bezeichnetes Konzept beschrieben. Ziel dieses Konzepts ist es, eine hohe Betriebssicherheit zu erreichen und hierbei möglichst auf passiv wirkende Komponenten zurückzugreifen, d.h. solche Komponenten, die unabhängig von einer externen Energiezufuhr sind und vorzugsweise zusätzlich auch ohne bewegliche und damit anfällige Teile auskommen. In bestimmten Situationen außerhalb des Normalbetriebs kann infolge eines Druckanstiegs oder Druckabfalls in der Druckkammer der Differenzdruck zwischen der Druckkammer und der Kondensationskammer einen zulässigen Grenzwert überschreiten. Beim SWR1000-Konzept ist in diesem Fall zum. Druckausgleich zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer eine nach Art eines U ausgebildete Rohrleitung vorgesehen, die das Innere der Kondensationskammer mit der Druckkammer verbindet und im Normalbetrieb mit Kühlwasser angefüllt und damit verschlossen ist.From the DE 100 12 554 A1 it is apparent from such a boiling water reactor system, in which a reactor pressure vessel, a condensation chamber and arranged on this a flood basin are provided within a containment vessel. The flood basin is open to the top of a pressure chamber forming the interior of the containment. The pressure chamber is tightly sealed to the condensation chamber in normal operation, so that no pressure equalization takes place. In the DE 100 12 554 A1 The concept of this concept is to achieve a high degree of operational reliability and, if possible, use passive components, ie those components which are independent of an external energy supply and preferably also without any moving and therefore vulnerable components In certain non-normal situations, the differential pressure between the pressure chamber and the condensation chamber may exceed a permissible limit as a result of pressure rise or pressure drop in the pressure chamber Type of U trained pipe provided which connects the interior of the condensation chamber with the pressure chamber and filled in normal operation with cooling water and thus closed.

Das im Flutbecken befindliche Kühlwasser wird im Laufe des Betriebs erwärmt und muss daher in gewissen Zeitabständen gekühlt werden. Hierzu ist ein gemeinsamer Kühlkreislauf für die Kühlflüssigkeit des Flutbeckens und die der Kondensationskammer vorgesehen. Die Kühlflüssigkeit aus der Kondensationskammer wird hierbei über einen Wärmetauscher in das Flutbecken gepumpt und von dort wieder in die Kondensationskammer zurückgeleitet. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass zwischen dem Flutbecken und der Kondensationskammer unterschiedliche Drücke herrschen können und während des Normalbetriebs ein Druckausgleich nicht stattfinden soll. Ein solcher Druckausgleich ist im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit des Kühlsystems, beispielsweise bei einem Kühlmittelverluststörfall, zu vermeiden.The in the flood basin located cooling water is heated in the course of operation and must therefore be cooled at certain intervals. This is a common cooling circuit for the Coolant of the Flood tank and provided the condensation chamber. The coolant from the condensation chamber is in this case via a heat exchanger in the flood basin pumped and returned from there back into the condensation chamber. However, there is the problem that between the flood basin and the condensation chamber can prevail different pressures and while Normal operation pressure equalization should not take place. One such pressure equalization is in terms of functionality the cooling system, for example, in a loss of coolant accident, too avoid.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen sicheren Betrieb der Anlage zu ermöglichen.Of the Invention is therefore the object of a safe operation to allow the plant.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine kerntechnische Anlage, insbesondere Siedewasserreaktoranlage, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Danach ist das Flutbecken über eine nach Art eines Siphons ausgebildete Überlaufleitung mit der Kondensationskammer verbunden, wobei ein Ende der Überlaufleitung in den Gasraum mündet.The Task is according to the invention solved by a nuclear installation, in particular a boiling water reactor installation, with the features of claim 1. Thereafter, the flood basin is over a formed in the manner of a siphon overflow pipe with the condensation chamber connected, one end of the overflow pipe flows into the gas space.

Unter Überlaufleitung wird hier insbesondere eine einfache, direkte Rohrleitung verstanden, in die bevorzugt keine weiteren Komponenten, wie beispielsweise eine Rückschlagklappe, ein Ventil, eine Pumpe oder ein Wärmetauscher, zwischengeschaltet sind. Die Überlaufleitung gewährleistet daher ein einfaches und sicheres Zurückleiten der Kühlflüssigkeit in die Kondensationskammer, wenn eine maximale Füllstandshöhe des Flutbeckens überschritten wird und das Flutbecken „überläuft". Aufgrund der siphonartigen, also U-förmigen Ausgestaltung der Überlaufleitung ist zudem im Normalbetrieb ein Druckausgleich zwischen dem Flutbecken und der Kondensationskammer vermieden. Denn aufgrund der siphonartigen Ausgestaltung ist die Überlaufleitung zumindest teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt, so dass die Kondensationskammer zum Flutbecken gasdicht abgeschlossen ist. Da das Flutbecken zugleich zur Druckkammer offen ist, d.h. zwischen dem Flutbecken und der Druckkammer ist ein offener Gastausch und damit ein Druckausgleich möglich, ist durch diese Maßnahme zugleich vermieden, dass über die Überströmleitung ein Druckausgleich zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer stattfindet. Durch die Ausgestaltung als einfache Rohrleitung ist eine hohe Betriebssicherheit gegeben, da für die Funktionsfähigkeit keine aktiven Komponenten notwendig sind und das Funktionsprinzip alleine auf physikalischen und thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten beruht.Under overflow line is understood here in particular a simple, direct pipeline, in the preferred no other components, such as a non-return valve, a valve, a pump or a heat exchanger, interposed are. The overflow pipe guaranteed therefore a simple and safe return of the coolant into the condensation chamber, when a maximum fill level of the flood basin is exceeded and the flood basin "overflows." Due to the siphon-like, So U-shaped Design of the overflow line is also in normal operation, a pressure equalization between the flood basin and the condensation chamber avoided. Because of the siphon-like Design is the overflow line at least partially with coolant filled, so that the condensation chamber to the flood basin is sealed gas-tight. Since the flood basin is at the same time open to the pressure chamber, i. between the flood basin and the pressure chamber is an open exchange and so that a pressure equalization possible, is through this measure at the same time avoided that over the overflow line a pressure equalization between the condensation chamber and the pressure chamber takes place. Due to the design as a simple pipe given a high level of operational safety, because of the functionality no active components are necessary and the operating principle solely on physical and thermodynamic laws based.

Dadurch, dass das Ende der Überlaufleitung in den Gasraum mündet, ist zudem gewährleistet, dass nicht Flüssigkeit aus der Kondensationskammer in die Überlaufleitung eingesogen wird. Bevorzugt ist dabei das zweite Ende in oder unmittelbar unterhalb der Decke der Kondensationskammer angeordnet.Thereby, that the end of the overflow pipe in opens the gas space, It also ensures that not liquid is sucked from the condensation chamber in the overflow pipe. The second end is preferably in or immediately below arranged the ceiling of the condensation chamber.

Vorzugsweise umfasst die Überlaufleitung zwei Siphonschenkel und weist eine Steighöhe auf, bis zu der die Überlaufleitung im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Steighöhe ist dabei derart bemessen, dass ab einem Grenzdifferenzdruck zwischen der Druckkammer und der Kondensationskammer ein Druckausgleich, also ein Gasaustausch, zwischen diesen beiden Kammern stattfinden kann. Diese Ausgestaltung hat den entscheidenden Vorteil, dass damit auch vom normalen Betriebszustand abweichende Druckverhältnisse berücksichtigt werden, bei denen ein Druckausgleich zwischen Druck- und Kondensationskammer erfolgen muss. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn in der Druckkammer ein Unterdruck auftritt, der einen zulässigen Unterdruckgrenzwert überschreitet. Für den Fall, dass kein Druckausgleich vorgesehen wäre, müsste nämlich die Betonstruktur der Trennwände zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer für entsprechend hohe Differenzdrücke ausgelegt werden. Die Ausgestaltung mit der siphonartigen Überströmleitung hat den wesentlichen Vorteil hierbei, dass bis zu dem vorbestimmten Grenzdifferenzdruck der Verschluss absolut gasdicht ist und bei Überschreiten des Grenzdifferenzdrucks sicher und zuverlässig ein offener Gas- und damit Strömungsweg zum Druckausgleich freigeschalten wird. Im Unterschied hierzu besteht beispielsweise bei Rückschlagklappen o.dergl. immer die Gefahr von Zackangeströmen, die bei dem bereitserwähnten SWR1000-Konzept zwingend vermieden werden müssen.The overflow line preferably comprises two siphon legs and has a rise height up to which the overflow line is filled with liquid in the normal operating state. This rise height is dimensioned such that from a limit differential pressure between the pressure chamber and the condensation chamber pressure equalization, so a gas exchange can take place between these two chambers. This embodiment has the ent decisive advantage that thus also from the normal operating condition deviating pressure conditions are taken into account, in which a pressure equalization between the pressure and condensation chamber must be made. This is for example the case when in the pressure chamber, a negative pressure occurs, which exceeds a permissible negative pressure limit. In the event that no pressure compensation would be provided, namely, the concrete structure of the partitions between the condensation chamber and the pressure chamber would have to be designed for correspondingly high differential pressures. The design with the siphon-like overflow line has the significant advantage here that up to the predetermined limit differential pressure, the closure is absolutely gas-tight and safely and reliably an open gas and thus flow path for pressure equalization is released when the limit differential pressure is exceeded. In contrast, there is, for example, check valves o.dergl. always the danger of Zackangeströmen, which must be avoided in the already mentioned SWR1000 concept mandatory.

Um die Wirksamkeit des Kühlsystems beispielsweise bei einem hypothetischen Kühlmittelverluststörfall nicht zu beeinträchtigen, muss weiterhin gewährleistet sein, dass die bei einem solchen Störfall in der Druckkammer auftretenden Dampfmengen zuverlässig in die Kondensationskammer geleitet werden. Da hierbei in der Druckkammer ein Überdruck auftritt, ist die Überlaufleitung derart ange ordnet und ausgebildet, dass bei Überschreiten eines Überdruckgrenzwerts der Druckausgleich zwischen der Kondensations- und der Druckkammer über eine weitere Einrichtung erfolgt. Die weitere Einrichtung ist dabei vorzugsweise ein Kondensationsrohr, welches die Druckkammer mit der Kondensationskammer verbindet und dort unterhalb einer Füllstandshöhe mündet, bis zu der die Kondensationskammer im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dadurch ist das Kondensationsrohr bis zu der Füllstandshöhe mit Flüssigkeit gefüllt und die Füllstandshöhe ist derart bemessen, dass bei Überschreiten des Überdruckgrenzwerts der Druckausgleich über das Kondensationsrohr erfolgt, dass also im Falle eines Kühlmittelverluststörfalls der Dampf in die Flüssigkeit der Kondensationskammer eingeleitet wird und dort kondensieren kann. Der Druckausgleich erfolgt in diesem Fall daher ausschließlich über das Kondensationsrohr und nicht über die Überströmleitung. Umgekehrt erfolgt bei Überschreitung eines Unterdruckgrenzwerts der Druckausgleich in der Regel ausschließlich über die Überlaufleitung. Denn bei einem auftretenden Unterdruck in der Druckkammer müsste zunächst ein Großteil des Flüssigkeitsvorrats aus der Kondensationskammer über das Kondensationsrohr in die Druckkammer ausströmen, bevor ein Druckausgleich stattfinden könnte. Da dieses Ausströmen Zeit in Anspruch nimmt, besteht die Gefahr, dass in der Zwischenzeit eine unzulässige Druckdifferenz zwischen Kondensationskammer und Druckkammer aufgebaut wird.Around the effectiveness of the cooling system for example, in a hypothetical loss of coolant accident not to impair must continue to be guaranteed be that occurring in such a fault in the pressure chamber Reliable steam quantities be passed into the condensation chamber. Because here in the pressure chamber an overpressure occurs, is the overflow pipe arranged and designed so that when exceeding a pressure limit the pressure balance between the condensation and the pressure chamber via another Establishment takes place. The further device is preferably a condensation tube connecting the pressure chamber to the condensation chamber connects and opens below a level, up to the condensation chamber is filled with liquid in normal operating condition. Thereby the condensation tube is filled with liquid up to the filling level and the filling level is such measure that when the overpressure limit is exceeded the pressure equalization over the Condensation takes place, so that in the event of a loss of coolant accident of the Steam in the liquid the condensation chamber is introduced and can condense there. The pressure compensation takes place in this case, therefore, exclusively on the condensation tube and not over the overflow line. Conversely, if exceeded a vacuum limit, the pressure compensation usually exclusively via the overflow pipe. Because at a negative pressure occurring in the pressure chamber would first have a large part of the liquid supply the condensation chamber over pour out the condensation tube into the pressure chamber before pressure equalization could take place. Because this outflow Takes time, there is a risk that in the meantime an invalid Pressure difference between condensation chamber and pressure chamber constructed becomes.

Die Überlaufleitung ist daher derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass ab einem bestimmten Grenzdifferenzdruck zwischen der Kondensationskammer und der Druckkammer die in der Überlaufleitung befindliche Flüssigkeit herausgedrückt wird und somit ein offener Strömungsweg gebildet wird. Dieser Grenzdifferenzdruck liegt dabei oberhalb des Überdruckgrenzwerts, ab dem die Strömungsverbindung von der Druckkammer über das Kondensationsrohr in die Kondensationskammer freigegeben ist. Damit wird gewährleistet, dass der Druckausgleich bei Unterdruck in der Druckkammer ausschließlich über die Überlaufleitung bzw. bei Überdruck in der Druckkammer ausschließlich über das Kondensationsrohr erfolgt, sobald die jeweiligen Grenzwerte überschritten werden.The overflow pipe is therefore arranged and / or formed so that from a certain limit differential pressure between the condensation chamber and the pressure chamber in the overflow pipe located liquid forced out becomes and thus an open flow path is formed. This limit differential pressure is above the overpressure threshold, from the flow connection of the pressure chamber over the condensation tube is released into the condensation chamber. This will ensure that the pressure equalization at negative pressure in the pressure chamber exclusively via the overflow line or at overpressure in the pressure chamber exclusively over the Condensation pipe takes place as soon as the respective limit values are exceeded.

Im Hinblick auf die passive Sicherheit ist weiterhin in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die Überlaufleitung zumindest in Teilbereichen, vorteilhafterweise größtenteils, innerhalb einer Wandstruktur eingebettet ist. Selbst bei einer schadhaften Rohrleitung ist daher die Funktionsfähigkeit der Überlaufleitung gewährleistet.in the With regard to passive safety is still in a preferred Design provided that the overflow pipe at least in Partial areas, advantageously for the most part, within a wall structure is embedded. Even with a faulty pipeline is therefore the functionality of the overflow pipe guaranteed.

In einer zweckdienlichen Weiterbildung weist das Flutbecken einen Überlaufschacht auf und das erste Ende der Überlaufleitung mündet insbesondere im Bereich des Bodens des Überlaufschachts in diesen. Überschüssige Flüssigkeit läuft aus dem Flüssigkeitsreservoir des Flutbeckens in den Überlaufschacht. Dieser ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Separation der Gasanteile von der Flüssigkeit stattfindet, so dass keine oder nur sehr geringe Gasanteile in die Kondensationskammer gelangen. Durch die Anordnung des ersten Endes der Überlaufleitung am Boden des Überlaufschachts ist gewährleistet, dass die Überlaufleitung mit Flüssigkeit angefüllt ist.In an expedient development, the flood basin has an overflow shaft on and the first end of the overflow pipe ends especially in the area of the bottom of the overflow shaft in these. Excess liquid runs out the liquid reservoir of the flood basin in the overflow shaft. This is preferably designed such that a separation the gas components of the liquid takes place, so that no or only very small amounts of gas in the Get condensation chamber. By the arrangement of the first end the overflow pipe at the bottom of the overflow shaft is guaranteed that the overflow pipe with liquid filled is.

Bevorzugt weist die Überlaufleitung einen oberen Siphonbogen auf, welcher auf einer Höhe oberhalb des Bodens des Überlaufschachts angeordnet ist. Durch diese Maßnahme kann der Überlaufschacht nicht vollständig leerlaufen und es stellt sich eine Mindest-Flüssigkeitshöhe im Überlaufschacht ein, die in etwa der Höhe des oberen Siphonbogens entspricht. Dadurch wird ein gewisser Flüssigkeitsvorrat bereitgestellt, durch den evtl. auftretende Verdunstungsverluste od.dgl. in der Überlaufleitung ausgeglichen werden.Prefers indicates the overflow line an upper Siphonbogen, which at an altitude above the bottom of the overflow shaft is arranged. By this measure can the overflow shaft not completely idle and it sets a minimum liquid level in the overflow shaft, which in about the height corresponds to the upper siphon bow. This creates a certain amount of fluid provided by the possibly occurring evaporation losses or the like. in the overflow pipe be compensated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus einem Sicherheitsbehälter einer Siedewasserreaktoranlage, die insbesondere nach dem SWR1000-Konzept aufgebaut ist.An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the single FIGURE tert. This shows a schematic representation of a section of a security container of a boiling water reactor system, which is constructed in particular according to the SWR1000 concept.

Der ausschnittsweise dargestellte Sicherheitsbehälter 2 weist eine Wandstruktur 4 aus Beton auf, durch die eine Druckkammer 6, eine Kondensationskammer 8 und ein Flutbecken 10 gebildet sind. Das Flutbecken 10 ist zur Druckkammer 6 hin offen, d.h. es ist zwischen, diesen beiden Bereichen ein Gasaustausch und somit ein Druckausgleich möglich, so dass im Flutbecken 10 und in der Druckkammer 6 die gleichen Druckverhältnisse herrschen.The detail shown security container 2 has a wall structure 4 made of concrete, through which a pressure chamber 6 , a condensation chamber 8th and a flood basin 10 are formed. The flood basin 10 is to the pressure chamber 6 open, ie it is possible between these two areas, a gas exchange and thus a pressure equalization, so that in the flood basin 10 and in the pressure chamber 6 the same pressure conditions prevail.

Das Flutbecken 10 ist durch eine Trennwand 12 in ein Speicherbecken 14 und einen Überlauf- oder Separationsschacht 16 unterteilt. Am Boden 18 des Überlaufschachts 16 ist eine zweite, kleinere Trennwand 20 angeordnet, so dass der Bodenbereich in eine Separationskammer 22 und eine Abflusskammer 24 unterteilt ist. Das Speicherbecken 14 ist mit Kühlflüssigkeit F gefüllt.The flood basin 10 is through a partition 12 in a storage tank 14 and an overflow or separation shaft 16 divided. On the ground 18 the overflow shaft 16 is a second, smaller partition 20 arranged so that the bottom area into a separation chamber 22 and a drainage chamber 24 is divided. The storage tank 14 is filled with coolant F.

Die Kondensationskammer 8 ist üblicherweise bis zu einer Füllstandshöhe H mit Kühlflüssigkeit F angefüllt. Oberhalb der Kühlflüssigkeit F ist ein Gasraum 26.The condensation chamber 8th is usually filled up to a level H with coolant F. Above the cooling liquid F is a gas space 26 ,

Die Kondensationskammer 8 ist einerseits über ein Kondensationsrohr 28 mit der Druckkammer 6 und andererseits über eine Überlaufleitung 30 mit dem Überlaufschacht 16 des Flutbeckens 10 verbunden. Das Kondensationsrohr 28 taucht mit seinem unteren angeschrägten Ende in die Kühlflüssigkeit F der Kondensationskammer 8 ein. Das zweite Ende des Kondensationsrohres 28 mündet in die Druckkammer 6. Das Kondensationsrohr ist daher in etwa bis zu der Füllstandshöhe H mit Wasser gefüllt, so dass die Kondensationskammer 8 von der Druckkammer 6 gasdicht abgetrennt ist.The condensation chamber 8th is on the one hand via a condensation tube 28 with the pressure chamber 6 and on the other hand via an overflow pipe 30 with the overflow shaft 16 of the flood basin 10 connected. The condensation tube 28 dives with its lower tapered end into the cooling liquid F of the condensation chamber 8th one. The second end of the condensation tube 28 flows into the pressure chamber 6 , The condensation tube is therefore filled with water approximately to the filling level H, so that the condensation chamber 8th from the pressure chamber 6 is separated gas-tight.

Die Überlaufleitung 30 mündet mit ihrem ersten Ende 32 in den Gasraum 26 der Kondensationskammer 8 und zwar unmittelbar an der Decke 36 der Kondensationskammer 8. Das zweite Ende 34 der Überlaufleitung 30 mündet im Überlaufschacht 16 und zwar dort insbesondere am Boden 18 des Überlaufschachts 16 in die Abflusskammer 24. Die beiden Enden 32, 34 sind über eine einfache Rohrleitung miteinander verbunden, welche zwei über einen unteren Siphonbogen 40 verbundene Siphonschenkel 38 sowie einen oberen Siphonbogen 42 aufweist. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, ist die Überlaufleitung 30 nahezu vollständig in der Wandstruktur 4 angeordnet, so dass selbst bei einer schadhaften Rohrleitung der durch die Überlaufleitung 30 definierte Strömungsweg bestehen bleibt.The overflow pipe 30 ends with her first end 32 in the gas space 26 the condensation chamber 8th directly on the ceiling 36 the condensation chamber 8th , The second end 34 the overflow pipe 30 flows into the overflow shaft 16 and there especially on the ground 18 the overflow shaft 16 into the drainage chamber 24 , The two ends 32 . 34 are connected to each other via a simple pipeline, which two are connected via a lower siphon bend 40 connected siphon legs 38 as well as an upper siphon arch 42 having. As can be seen from the figure, the overflow pipe 30 almost completely in the wall structure 4 arranged so that even with a faulty pipeline through the overflow pipe 30 defined flow path remains.

Der obere Siphonbogen 42 ist auf einer Höhe oberhalb des Bodens 18 angeordnet, wodurch in der Abflusskammer 24 eine Mindestflüssigkeitshöhe von beispielsweise 0,5 m gewährleistet ist. Der Abstand zwischen den beiden Siphonbögen 40, 42 definiert eine Steighöhe S, bis zu der die beiden Schenkel 38 mit Kühlflüssigkeit F angefüllt sind. Durch die Wahl der Steighöhe S wird der Differenzdruckwert bestimmt, ab dem die in der Überlaufleitung 30 befindliche Flüssigkeit F herausgedrückt wird und ein offener Strömungsweg zwischen der Kondensationskammer 8 und dem Flutbecken 10 hergestellt ist. Beträgt die Steighöhe beispielsweise 10 m, so ist die Überlaufleitung 30 bis etwa zu einer Druckdifferenz von 105 Pa (1,0 bar) verschlossen.The upper siphon arch 42 is at a height above the ground 18 arranged, whereby in the drainage chamber 24 a minimum liquid level of, for example, 0.5 m is ensured. The distance between the two siphon bends 40 . 42 defines a rise height S, up to the two legs 38 are filled with cooling fluid F. By selecting the rise height S, the differential pressure value is determined, starting from that in the overflow line 30 befindliches liquid F is pushed out and an open flow path between the condensation chamber 8th and the flood basin 10 is made. If the height of the rise is, for example, 10 m, then the overflow pipe is 30 closed to about a pressure difference of 10 5 Pa (1.0 bar).

Beim Reaktorbetrieb ist von Zeit zu Zeit die Kühlung der im Flutbecken 10 befindlichen Kühlflüssigkeit F erforderlich. Hierzu wird die Kühlflüssigkeit F aus der Kondensationskammer 8 über eine nicht dargestellte Pumpe und einen nicht dargestellten Wärmetauscher in das Flutbecken 10 gepumpt. Übersteigt die Flüssigkeitshöhe im Speicherbecken 14 die erste Trennwand 12, so fließt die überschüssige Kühlflüssigkeit F in den Überlaufschacht 16 über und sammelt sich dort zu nächst in der Separationskammer 22 an. Die Separationskammer 22 dient zum Abscheiden von Gasanteilen aus der über die erste Trennwand 12 herabstürzende Kühlflüssigkeit F, wenn nur geringe Massenströme auftreten. Die Flüssigkeit F strömt anschließend über die zweite Trennwand 20 in die Abflusskammer über. Bei großen Massenströmen ist die Separationskammer 16 derart ausgebildet, dass sich dort ein Flüssigkeits-Rückstau bildet und somit mitgerissene Gasteile (Luftbläschen) nach oben steigen und nicht in die Überlaufleitung 30 gelangen. Die Kühlflüssigkeit F fließt über die Überlaufleitung 30 ab, sobald in der Abflusskammer 24 die durch den oberen Siphonbogen 42 festgelegte minimale Füllstandshöhe überschritten wird. Die Kühlflüssigkeit F wird bei diesem Verfahren also insgesamt zwischen der Kondensationskammer 8 und dem Flutbecken 10 umgewälzt. Durch die spezielle Ausgestaltung der Überlaufleitung 30 ist das Flutbecken 10 von der Kondensationskammer 8 hierbei gasdicht getrennt.When operating the reactor from time to time, the cooling of the flood basin 10 required cooling fluid F required. For this purpose, the cooling liquid F from the condensation chamber 8th via a pump, not shown, and a heat exchanger, not shown, in the flood basin 10 pumped. Exceeds the liquid level in the reservoir 14 the first partition 12 , the excess cooling fluid F flows into the overflow shaft 16 over and collects there to next in the separation chamber 22 at. The separation chamber 22 serves to separate gas fractions from the over the first partition 12 falling cooling liquid F, if only small mass flows occur. The liquid F then flows over the second partition wall 20 into the drainage chamber via. For large mass flows, the separation chamber 16 designed so that there forms a backwater fluid and thus entrained Gasteile (air bubbles) rise up and not in the overflow pipe 30 reach. The cooling fluid F flows via the overflow line 30 as soon as in the drainage chamber 24 through the upper siphon arch 42 fixed minimum filling level is exceeded. The cooling liquid F is thus in this process, in total between the condensation chamber 8th and the flood basin 10 circulated. Due to the special design of the overflow pipe 30 is the flood basin 10 from the condensation chamber 8th this gas-tight separated.

Die in der Figur dargestellte Situation entspricht der des Normalbetriebs. Abweichend vom Normalbetrieb können Zustände auftreten, bei denen zwischen der Druckkammer 6 und der Kondensationskammer 8 größere Druckdifferenzen auftreten können. Da über das Kondensationsrohr 8 beispielsweise bei einem Kühlmittelverluststörfall Dampf aus der Druckkammer 6 in die Kondensationskammer 8 geleitet wird, darf über die Überlaufleitung 30 daher bei einem Überdruck in der Kondensationskammer 6 kein Druckausgleich erfolgen. Vielmehr muss der Druckausgleich bei Überschreiten eines Überdruckgrenzwerts in der Druckkammer 6 über das Kondensationsrohr 28 erfolgen. Zumindest vor Erreichen dieses Überdruckgrenzwertes muss die Überlaufleitung 30 absolut gasdicht verschlossen bleiben.The situation shown in the figure corresponds to that of normal operation. Deviating from normal operation, conditions can occur in which between the pressure chamber 6 and the condensation chamber 8th larger pressure differences can occur. Because of the condensation tube 8th For example, in a coolant loss accident, steam from the pressure chamber 6 in the condensation chamber 8th is allowed over the overflow line 30 therefore at an overpressure in the condensation chamber 6 no pressure equalization. Rather, the pressure equalization when exceeding an excess pressure limit in the pressure chamber 6 over the condensation tube 28 respectively. At least before reaching the This overpressure limit value must be the overflow line 30 remain completely gas-tight.

Umgekehrt besteht bei einem Unterdruck in der Druckkammer 6 das Problem, dass über das Kondensationsrohr 28 ein Druckausgleich erst sehr spät erfolgen kann, da zuvor erst nahezu die gesamte Menge der Kühlflüssigkeit F aus der Kondensationskammer 8 in die Druckkammer 6 überführt werden muss, bevor über das Kondensationsrohr 28 ein offener Strömungsweg zum Gasaustausch und damit zum Druckausgleich bereitgestellt wird.Conversely, there is a negative pressure in the pressure chamber 6 the problem that about the condensation tube 28 a pressure equalization can be done very late, because previously only almost the entire amount of the cooling liquid F from the condensation chamber 8th in the pressure chamber 6 must be transferred before over the condensation tube 28 an open flow path for gas exchange and thus for pressure equalization is provided.

Um zu hohe Unterdruckwerte in der Druckkammer 6 zu vermeiden, ist daher vorgesehen, dass bei Überschreiten eines Unterdruckgrenzwerts in der Druckkammer 6 der Gasaustausch und damit der Druckausgleich über die Überlaufleitung 30 erfolgt. Die Überlaufleitung 30 macht ab einem bestimmten Grenzdifterenzdruck den Strömungsweg frei, unabhängig davon, ob ein Überdruck oder Unterruck vorliegt. Über die Steighöhe S ist der maßgebliche Grenzdifferenzdruck, ab dem die Überlaufleitung 30 freigegeben wird, daher größer einzustellen als der maßgebliche Überdruckgrenzwert, ab dem der Druckausgleich über das Kondensationsrohr 28 erfolgt. Der Differenzdruck liegt hierbei vorzugsweise etwa (0,2–0,8) 105 Pa (0,2 bar–0,8 bar) oberhalb des Überdruckgrenzwertes. Die maßgeblichen Kriterien für die Höhe des Grenzwertes sind wie erwähnt einerseits die Steighöhe S und andererseits die mit der Füllstandshöhe H verbundene Höhe der Flüssigkeitssäule im Kondensationsrohr 28. In erster Näherung muss daher die Steighöhe S größer sein als die Höhe der Flüssigkeitssäule im Kondensationsrohr 28, die durch den Abstand des Ausflussendes des Kondensationsrohrs 28 und der Füllstandshöhe H bestimmt ist.To high vacuum values in the pressure chamber 6 It is therefore envisaged that when a negative pressure limit in the pressure chamber is exceeded 6 the gas exchange and thus the pressure compensation via the overflow line 30 he follows. The overflow pipe 30 makes the flow path free from a certain limiting divergence pressure, regardless of whether there is an overpressure or a back pressure. About the rise height S is the relevant limit differential pressure, from which the overflow pipe 30 is released, therefore set greater than the relevant overpressure limit, from which the pressure equalization via the condensation tube 28 he follows. The differential pressure is preferably about (0.2-0.8) 10 5 Pa (0.2 bar-0.8 bar) above the excess pressure limit. The decisive criteria for the height of the limit value are, as mentioned, on the one hand the rise height S and on the other hand the height of the liquid column in the condensation tube connected to the filling height H 28 , As a first approximation, therefore, the rise height S must be greater than the height of the liquid column in the condensation tube 28 due to the distance of the outflow end of the condensation tube 28 and the level height H is determined.

Durch die spezielle Anordnung und Ausgestaltung der Überlaufleitung 30 ist damit durch ein zuverlässig und einfach wirkendes passives Element, welches ohne externe Energieversorgung und ohne bewegliche Teile allein aufgrund physikalischer Gesetzmäßigkeiten voll funktionsfähig ist, ein sicherer Betrieb der Anlage in allen Betriebszuständen und ohne sicherheitstechnische Einbußen möglich. Dabei ist hervorzuheben, dass im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit des Kühlsystems die Überlaufleitung 30 das Flutbecken 10 zu der Kondensationskammer 8 absolut gasdicht verschließt.Due to the special arrangement and design of the overflow pipe 30 is thus by a reliable and simple-acting passive element, which is fully functional without external power supply and without moving parts solely due to physical laws, safe operation of the system in all operating conditions and without any safety-related losses possible. It should be emphasized that in terms of the functioning of the cooling system, the overflow line 30 the flood basin 10 to the condensation chamber 8th closes completely gastight.

22
Sicherheitsbehältercontainment
44
Wandstrukturwall structure
66
Druckkammerpressure chamber
88th
Kondensationskammercondensation chamber
1010
Flutbeckenflood basin
1212
erste Trennwandfirst partition wall
1414
Speicherbeckenreservoir
1616
ÜberlaufschachtOverflow shaft
1818
Bodenground
2020
zweite Trennwandsecond partition wall
2222
Separationskammerseparation chamber
2424
Abflusskammerdrain chamber
2626
Gasraumheadspace
2828
Kondensationsrohrcondensation tube
3030
ÜberlaufleitungOverflow pipe
3232
erstes Endefirst The End
3434
zweites Endesecond The End
3636
Deckeblanket
3838
SiphonschenkelSiphonschenkel
4040
unterer Siphonbogenlower siphon
4242
oberer Siphonbogenupper siphon
HH
Füllstandshöhefilling level
FF
Kühlflüssigkeitcoolant
SS
Steighöherising height

Claims (8)

Kerntechnische Anlage, insbesondere eine Siedewasserreaktoranlage, mit einer Druckkammer (6), mit einer einen Gasraum (26) aufweisenden Kondensationskammer (8) und mit einem mit der Druckkammer (6) verbundenen Flutbecken (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Flutbecken (10) über eine nach Art eines Siphons ausgebildete Überlaufleitung (30) mit der Kondensationskammer (8) verbunden ist, wobei ein erstes Ende (32) der Überlaufleitung (30) in den Gasraum (26) mündet.Nuclear plant, in particular a boiling water reactor plant, with a pressure chamber ( 6 ), with a gas space ( 26 ) condensation chamber ( 8th ) and with one with the pressure chamber ( 6 ) associated flood basin ( 10 ), characterized in that the flood basin ( 10 ) via an overflow pipe designed in the manner of a siphon ( 30 ) with the condensation chamber ( 8th ), wherein a first end ( 32 ) of the overflow pipe ( 30 ) into the gas space ( 26 ) opens. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) zwei Siphonschenkel (38) umfasst und eine Steighöhe (S) aufweist, bis zu der die Überlaufleitung (30) im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit (F) gefüllt ist, wobei die Steighöhe (S) derart bemessen ist, dass ab einem Grenzdifferenzdruck zwischen der Druckkammer (6) und der Kondensationskammer (8) ein Druckausgleich zwischen der Kondensationskammer (8) und der Druckkammer (6) stattfindet.Plant according to claim 1, characterized in that the overflow line ( 30 ) two siphon legs ( 38 ) and has a rise height (S) up to which the overflow line ( 30 ) is filled in the normal operating state with liquid (F), wherein the rise height (S) is dimensioned such that from a limit differential pressure between the pressure chamber ( 6 ) and the condensation chamber ( 8th ) a pressure equalization between the condensation chamber ( 8th ) and the pressure chamber ( 6 ) takes place. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) derart ausgebildet ist, dass bei Überschreiten eines in der Druckkammer (6) auftretenden Unterdruckgrenzwerts der Druckausgleich zwischen der Druckkammer (6) und der Kondensationskammer (8) über die Überlaufleitung (30) und bei Überschreiten eines in der Druckkammer (6) auftretenden Überdruckgrenzwerts der Druckausgleich über eine weitere Einrichtung (28) erfolgt.Plant according to claim 2, characterized in that the overflow pipe ( 30 ) is designed such that when one in the pressure chamber ( 6 ), the pressure equalization between the pressure chamber ( 6 ) and the condensation chamber ( 8th ) via the overflow line ( 30 ) and when one in the pressure chamber ( 6 ), the pressure compensation via a further device ( 28 ) he follows. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Einrichtung ein Kondensationsrohr (28) vorgesehen ist, das die Druckkammer (6) mit der Kondensationskammer (8) verbindet und in dieser unterhalb einer Füllstandshöhe (H) mündet, bis zu der die Kondensationskammer (8) im normalen Betriebszustand mit Flüssigkeit (F) gefüllt ist, so dass das Kondensationsrohr (28) bis zu der Füllstandshöhe (H) mit Flüssigkeit (F) gefüllt ist, und die Füllstandshöhe (H) derart bemessen ist, dass bei Überschreiten des Überdruckgrenzwerts ein Druckausgleich zwischen der Druckkammer (6) und der Kondensationskammer (8) über das Kondensationsrohr (28) erfolgt.Plant according to claim 3, characterized in that as a further means a condensation tube ( 28 ) is provided, the pressure chamber ( 6 ) with the condensation chamber ( 8th ) and in this below a level height (H) opens, to which the condensation chamber ( 8th ) in the normal Operating condition is filled with liquid (F), so that the condensation tube ( 28 ) is filled with liquid (F) up to the filling level height (H), and the filling level height (H) is dimensioned such that when the overpressure limit value is exceeded a pressure equalization between the pressure chamber ( 6 ) and the condensation chamber ( 8th ) via the condensation tube ( 28 ) he follows. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (32) in oder unmittelbar unterhalb der Decke (36) der Kondensationskammer (8) angeordnet ist.Installation according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first end ( 32 ) in or immediately below the ceiling ( 36 ) of the condensation chamber ( 8th ) is arranged. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) zumindest in Teilbereichen innerhalb einer Wandstruktur (4) eingebettet ist.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the overflow pipe ( 30 ) at least in subregions within a wall structure ( 4 ) is embedded. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flutbecken (10) einen Überlaufschacht (16) aufweist und dass ein zweites Ende (34) der Überlaufleitung (30) in den Überlaufschacht (16) mündet und insbesondere am Boden (18) des Überlaufschachts (10) angeordnet ist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the flood basin ( 10 ) an overflow shaft ( 16 ) and that a second end ( 34 ) of the overflow pipe ( 30 ) in the overflow shaft ( 16 ) and in particular on the ground ( 18 ) of the overflow shaft ( 10 ) is arranged. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufleitung (30) einen oberen Siphonbogen (42) aufweist, der auf einer Höhe oberhalb des Bodens (18) des Überlaufschachts (16) angeordnet ist.Plant according to claim 7, characterized in that the overflow line ( 30 ) an upper siphon arch ( 42 ) located at a height above the ground ( 18 ) of the overflow shaft ( 16 ) is arranged.
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