DE10318141B4 - Kerntechnische Anlage mit Überlaufeinrichtung zwischen Flutbecken und Kondensationskammer und Verfahren zum Betrieb einer solchen kerntechnischen Anlage - Google Patents

Abstract

Kerntechnische Anlage, insbesondere Siedewasserreaktoranlage, mit einem für Kühlflüssigkeit (F) vorgesehenen Flutbecken (4), mit einer Kondensationskammer (2) und mit einer vom Flutbecken (4) zur Kondensationskammer (2) angeordneten Überlaufeinrichtung (16, 28) für überschüssige Kühlflüssigkeit (F), wobei die Überlaufeinrichtung (16, 28) zur Gasabscheidung aus der Flüssigkeit (F) ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine kerntechnische Anlage, insbesondere eine Siedewasserreaktoranlage sowie ein Verfahren zum Betrieb der Anlage.
• Bei einer modernen Siedewasserreaktoranlage ist ein Flutbecken als Reservoir für Kühlflüssigkeit vorgesehen, die im Bedarfsfall zur Kühlung des Reaktors eingesetzt wird. Das Flutbecken ist dabei üblicherweise derart angeordnet, dass das Kühlmittel allein durch Gravitationskräfte und ohne Einsatz von aktiven Komponenten, wie beispielsweise Pumpen, zum gewünschten Ort strömt. Bei der Siedewasserreaktoranlage ist weiterhin eine Kondensationskammer vorgesehen, die ein wichtiger Bestandteil des Kühlsystems einer modernen Siedewasserreaktoranlage ist.
• Aus DE 198 09 000 C1 ist eine Siedewasseranlage mit Flutbecken und Kondensationskammer bekannt bei der eine übrlaufeinrichtung für überschüssige Küheflüssig hat vom Flutbecken zur Kondensationskammer vorgesehen ist. Das Kühlsystem ist zur Beherrschung eines Kühlmittelverluststörfalls ausgelegt, bei dem große Dampfmengen innerhalb des Sicherheitsbehälters in der so genannten Druckkammer freigesetzt werden können. Der freigesetzte Dampf wird zur Kondensation in die Kondensationskammer geleitet. Hierzu ist beispielsweise bei dem SWR1000-Konzept der Framatome ANP ein passiv wirkendes System vorgesehen, welches ohne externe Energiezufuhr und ohne aktive Komponenten auskommt. Und zwar sind mehrere Kondensationsrohre vorgesehen, welche ab einem bestimmten Überdruck in der Druckkammer einen Strömungsweg in die Kondensationskammer freigeben und somit die Einleitung des Dampfes in die Kondensationskammer ermöglichen. Für die Funktionsfähigkeit dieses Kühlsystems ist es daher notwendig, dass sich in der Druckkammer ein Überdruck aufbaut. In anderen Worten, die Kondensationskammer muss gasdicht gegenüber der Druckkammer abgeschlossen sein, so dass die Dampfeinleitung über das Kondensationsrohr sicher gewährleistet ist.
• Beim Normalbetrieb wird dem Kühlmittel im Flutbecken Wärme zugeführt, so dass das Kühlmittel in regelmäßigen Zeitabständen gekühlt werden muss. Hierfür ist üblicherweise ein eigener Kühlkreislauf vorgesehen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zuverlässigen Betrieb der kerntechnischen Anlage zu gewährleisten.
• Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine kerntechnische Anlage, insbesondere Siedewasserreaktoranlage, die ein für Kühlflüssigkeit vorgesehenes Flutbecken und eine Kondensationskammer sowie eine vom Flutbecken zur Kondensationskammer angeordnete Überlaufeinrichtung für überschüssige Kühlflüssigkeit aufweist, wobei die Überlaufeinrichtung zur Gasabscheidung aus der Flüssigkeit ausgebildet ist.
• Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, zur Kühlung der Kühlflüssigkeit im Flutbecken kaltes Kühlwasser einzuleiten und dabei auf einen separaten Kühlkreislauf für die Kühlflüssigkeit des Flutbeckens zu verzichten. Die überschüssige, warme Kühlflüssigkeit wird über die Überlaufeinrichtung der Kondensationskammer zugeführt. Durch diese Maßnahme entfällt die Notwendigkeit der Anordnung eines separaten Kühlkreislaufs für die Kühlflüssigkeit des Flutbeckens. Zur Abkühlung des Kühlwassers kann auf einen Kühlkreislauf für die Kondensationskammmer zurückgegriffen werden. Der apparative Aufwand, der notwendige Einbauraum und damit die erfoderlichen Kosten sind gering gehalten. Außerdem entfällt die Notwendigkeit, dem Füllstand im Flutbecken zu regeln.
• Bei der Überleitung der Kühlflüssigkeit aus dem Flutbecken in die Kondensationskammer besteht die Gefahr, dass Gasteile vom Flutbecken mit in die Kondensationskammer gerissen werden. Üblicherweise steht das Flutbecken mit der Druckkammer in Verbindung, d. h. im Flutbecken und in der Druckkammer herrschen die gleichen Druckverhältnisse. Ein Mitreißen von Gasteilen in die Kondensationskammer würde in diesem Fall dazu führen, dass sich der Druck in der Kondensationskammer erhöht. Dies ist im Hinblick auf die Funktionsfähigkeit des Kühlsy stems von Nachteil. Es ist daher vorgesehen, dass die Überlaufeinrichtung zur Gasabscheidung aus der Flüssigkeit ausgebildet ist. Somit ist eine unerwünschte Druckerhöhung in der Kondensationskammer sicher vermieden.
• Zweckdienlicherweise umfasst das Flutbecken ein Speicherbecken und einen Separationsschacht, die durch eine einen Überlauf ermöglichende erste Trennwand getrennt sind. Weiterhin ist eine Überlaufleitung vorgesehen, deren erste Mündungsöffnung im unteren Bereich des Separationsschachts angeordnet ist.
• Im Speicherbecken ist die Kühlflüssigkeit des Flutbeckens bevorratet. Bei Zuführung von Kühlflüssigkeit steigt der Flüssigkeitsspiegel an, bis die Kühlflüssigkeit über die erste Trennwand in den Separationsschacht überläuft und sich dort ansammelt. Da die Kühlflüssigkeit über die erste Mündungsöffnung, die vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Bodens oder direkt im Boden angeordnet ist, abgeleitet wird, ist die Gefahr der Gasmitnahme verringert. Denn evtl. vorhandene Gasteile können – bevor sie in die Überlaufleitung gelangen – aufsteigen und aus der Kühlflüssigkeit austreten.
• In einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist die Überlaufeinrichtung für einen maximalen Überlauf-Massestrom derart ausgebildet, dass bei Auftreten dieses maximalen Überlauf-Massestroms die Überlaufleitung einen vorbestimmten Strömungswiderstand aufweist, so dass sich im Separationsschacht ein Rückstau der Kühlflüssigkeit bis zu einer zum Strömungswiderstand korrelierenden Rückstauhöhe ausbildet.
• Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, den Strömungswiderstand der Überlaufleitung beispielsweise durch die Wahl des Strömungsquerschnitts derart einzustellen, dass sich im Separationsschacht ein vorbestimmter Rückstau ausbildet, so dass die Kühlflüssigkeit, bevor sie über die Überlaufleitung in die Kondensationskammer geführt wird, im Separationsschacht ausreichend lange verweilt, damit in der Kühlflüssigkeit vorhandene Gasteilchen aus der Kühlflüssigkeit ausgasen können.
• Vorzugsweise ist die Strömungsquerschnittsfläche des Separationsschachts derart ausgebildet, dass die Abwärtsgeschwindigkeit der rückgestauten Flüssigkeit kleiner als die Steiggeschwindigkeit von Gasblasen vorgegebener Größe ist. Unter Abwärtsgeschwindigkeit wird hierbei die mittlere Abwärtsgeschwindigkeit verstanden. Im Falle eines konstanten Massenstroms im stationären Fall ist die dem Separationsschacht zu- und abgeführte Menge an Kühlflüssigkeit identisch ist. Die Abwärtsgeschwindigkeit der rückgestauten Flüssigkeit, also die mittleren Geschwindigkeit, mit der sich ein Flüssigkeitsvolumen in Richtung zu der ersten Mündungsöffnung bewegt, ist dabei im Wesentlichen von der Strömungsquerschnittsfläche des Separationsschachts bestimmt. Andererseits ist die durch die Auftriebskraft bedingte Auftriebsgeschwindigkeit der Gasblasen maßgeblich von deren Größe (Durchmesser) abhängig. Durch die gezielte Einstellung der Abwärtsgeschwindigkeit kleiner als die Steiggeschwindigkeit der Gasblasen steigen letztere schneller auf als die Kühlflüssigkeit absinkt, so dass die Gasblasen die erste Mündungsöffnung der Überlaufleitung nicht erreichen.
• In einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Überlaufeinrichtung derart ausgebildet, dass selbst bei Fehlen eines Massestroms, also bei einem Nulldurchsatz, die Flüssigkeit im Separationsschacht bis zu einer minimalen Rückstauhöhe ansteht. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass beim Ingangsetzen bzw. Beenden der Zuführung von kalter Kühlflüssigkeit in das Flutbecken instationäre Phasen auftreten, bei denen der Flüssigkeitsmassenstau vom Nulldurchsatz zum maximalen Massenstrom ansteigt bzw. wieder auf den Nulldurchsatz abfällt. Während dieser instationären Phasen muss bis zum Erreichen des vollständigen Massendurchsatzes die Kühlflüssigkeit im Separationsschacht erst bis zur maximalen Rückstauhöhe angesammelt bzw. wieder abgebaut werden. In diesen instationären Phasen stürzt die Kühlflüssigkeit über eine große Fallhöhe in den Separationsschacht und es besteht die Gefahr, dass erhebliche Gasmengen mitgerissen werden, die in Ermangelung eines Rückstaus unter Umständen direkt in die Überlaufleitung und somit in die Kondensationskammer gelangen könnten.
• Diese Gefahr wird durch die Gewährleistung einer minimalen Rückstauhöhe im Separationsschacht verringert.
• Zweckdienlicherweise ist zur Einstellung der minimalen Rückstauhöhe die Überlaufleitung nach Art eines Siphons mit einem oberen Siphonbogen ausgebildet, durch den die minimale Rückstauhöhe bestimmt ist.
• Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst der Separationsschacht in seinem Bodenbereich eine Separationskammer und eine Abflusskammer, die durch eine einen Überlauf ermöglichende zweite Trennwand getrennt sind. Die erste Mündungsöffnung der Überlaufleitung ist hierbei in der Abflusskammer angeordnet. In der Separationskammer wird zunächst die in den Separationsschacht herabstürzende Kühlflüssigkeit gesammelt, so dass sie sich dort beruhigen kann und evtl. schon die ersten Gasblasen austreten können. Von der Separationskammer läuft die Kühlflüssigkeit dann mit nur geringen Turbulenzen und weitgehend gasfrei in die Abflusskammer, so dass auch bei den instationären Phasen ein Gasübertritt in die Kondensationskammer vermieden ist.
• Vorzugsweise ist für die Kühlflüssigkeit des Flutbeckens und die Kühlflüssigkeit der Kondensationskammer ein gemeinsamer Kühlkreislauf vorgesehen, welcher die Überlaufeinrichtung umfasst. Dieser gemeinsame Kühlkreislauf ist dabei insbesondere durch eine Pumpleitung, eine Pumpe und einen Wärmetauscher gebildet. Die Pumpleitung führt von der Kondensationskammer zum Flutbecken, so dass im Umwälzprinzip die Kühlflüssigkeit aus der Kondensationskammer in das Flutbecken und von dort wieder in die Kondensationskammer zurückgeführt wird. Über den vorgesehenen Wärmetauscher des gemeinsamen Kühlkreislaufs wird überschüssige Wärme abgeführt. Durch den gemeinsamen Kühlkreislauf sowohl für die Kühlflüssigkeit des Flutbeckens als auch für die der Kondensationskammer entfällt die Notwendigkeit zweier separater Kühlkreisläufe. Damit werden der notwendige Einbauraum und somit der Kostenaufwand gering gehalten.
• Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einer Siedewasserreaktoranlage, mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10. Die im Hinblick auf die Anlage angegebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsvarianten sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden. Bevorzugte Weiterbildungen sind zudem in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese Figur zeigt einen grob vereinfachten Ausschnitt eines Sicherheitsbehälters einer Siederwasserreaktoranlage.
• In der Figur sind als Teile des Sicherheitsbehälters eine Kondensationskammer 2 sowie ein über der Kondensationskammer 2 angeordnetes Flutbecken 4 dargestellt. Das Flutbecken 4 und die Kondensationskammer 2 sind vorzugsweise gemeinsam im Innenraum des Sicherheitsbehälters angeordnet. Das Flutbecken 4 ist über eine offene Verbindung 6 mit dem als Druckkammer 8 bezeichneten Innenraum des Sicherheitsbehälters verbunden, so dass zwischen der Druckkammer 8 und dem Flutbecken 4 ein Gasaustausch und somit ein Druckausgleich stattfindet. Die Kondensationskammer 2 und das Flutbecken 4 sind durch eine Wandstruktur 10 aus Beton voneinander getrennt, wobei die Kondensationskammer 2 zum Flutbecken 4 und zur Druckkammer 8 während des Normalbetriebs der Anlage gasdicht verschlossen ist. Das Flutbecken 4 und die Kondensationskammer sind Teil eines Kühlsystems, welches weiterhin ein hier nicht dargestelltes Kondensationsrohr umfasst. Das Kühlsystem ist auch für die Beherrschung eines Kühlmittelverluststörfalls ausgelegt, bei dem in der Druckkammer große Dampfmengen auftreten können, die über das Kondensationsrohr in die Kühlflüssigkeit F der Kondensationskammer 2 eingeleitet werden.
• Das Flutbecken 4 ist durch eine erste Trennwand 12 unterteilt in ein Speicherbecken 14 und einen Separationsschacht 16. Im Speicherbecken 14 ist die für eine Notkühlung vorgesehene Kühlflüssigkeit F bevorratet. Am oberen Ende der ersten Trennwand 12 befindet sich eine Überlaufkante 18. Für einen möglichst turbu lenzfreien Überlauf der Kühlflüssigkeit F ist diese schräg verlaufend ausgebildet. Am Boden des Separationsschachts 16 ist eine zweite Trennwand 20 angeordnet, die den Bodenbereich in eine sich an die erste Trennwand 12 anschließende Separationskammer 22 und eine Abflusskammer 24 unterteilt. Im Bodenbereich der Abflusskammer 24 ist eine erste Mündungsöffnung 26 einer Überlaufleitung 28 angeordnet. Deren zweite Mündungsöffnung 30 ist im oberen Bereich der Kondensationskammer 2 und insbesondere unmittelbar am oder in deren Decke 32 angeordnet. Die Überlaufleitung 28 ist nach Art eines Siphons mit einem unteren Siphonbogen 34 und einem oberen Siphonbogen 36 ausgebildet. Die Überlaufleitung 28 ist vorzugsweise eine einfache Rohrleitung ohne weiteren Einbauten und verläuft insbesondere nahezu vollständig in der Wandstruktur 10. Der durch die Überlaufleitung 28 gebildete Strömungsweg bleibt somit auch bei einer schadhaften Rohrleitung funktionstüchtig. Der Separationsschacht 16 mit der Überlaufkante 18 der Separationskammer 22 und der Abflusskammer 24 sowie die Überlaufleitung 28 bilden eine Überlaufeinrichtung für überschüssige Kühlflüssigkeit F.
• Diese Überlaufeinrichtung ist Teil eines gemeinsamen Kühlkreislaufs für die im Flutbecken 4 und in der Kondensationskammer 2 befindliche Kühlflüssigkeit F. Dieser gemeinsame Kühlkreislauf weist neben der Überlaufeinrichtung eine Pumpleitung 38, eine Pumpe 40 sowie einen Wärmetauscher 42 auf, wobei über die Pumpleitung 38 Kühlflüssigkeit F aus der Kondensationskammer 2 in das Flutbecken 4 über den Wärmetauscher 40 gepumpt werden kann. Durch die Bereitstellung eines gemeinsamen Kühlkreislaufs entfällt die Notwendigkeit der Anordnung von mehreren separaten Kühlkreisläufen. Dadurch sind die Installationskosten und der benötigte Bauraum gering gehalten.
• Eine Kühlung der Kühlflüssigkeit F im Flutbecken 4 ist von Zeit zu Zeit aufgrund eines Wärmeeintrags beim normalen Betrieb der Anlage erforderlich. Hierzu wird über den gemeinsamen Kühlkreislauf Kühlflüssigkeit F aus der Kondensationskammer 2 durch den Wärmetauscher 42 gepumpt, dabei abgekühlt und anschließend in das Speicherbecken 14 eingeleitet. Übersteigt die Füllstandshöhe im Speicherbecken 16 die durch die Überlaufkante 18 definierte maximale Füll standshöhe, läuft die überschüssige Kühlflüssigkeit F über die Überlaufkante 18 in den Separationsschacht 16 über und von dort über die Überlaufleitung 28 wieder zurück in die Kondensationskammer 2.
• Bei der Rückführung der Kühlflüssigkeit F in die Kondensationskammer 2 ist die Einleitung von Gasteilen zu vermeiden, da ansonsten ein unerwünschter Druckanstieg in der Kondensationskammer 2, verbunden mit einem entsprechenden Druckabfall in der Druckkammer 8, erfolgen würde. Daher ist die Überlaufeinrichtung zur Abscheidung von Gasteilen, die sich in der überschüssigen Kühlflüssigkeit F befinden, ausgebildet. Die Gasabscheidung wird hierbei insbesondere durch den speziellen Aufbau des Separationsschachts 16 gewährleistet. Durch die beiden Trennwände 12, 20 ist hierbei eine zweistufige Gasabscheidung vorgesehen, wobei die durch die zweite Trennwand 20 gebildete zweite Stufe insbesondere bei kleinen Massenströmen wirksam ist. Das Funktionsprinzip der Gasabscheidung ist wie folgt:
  Beim Beginn der Umwälzung der Kühlflüssigkeit F steigt während einer instationären Phase der Massenstrom der überschüssigen Kühlflüssigkeit F, die in den Separationsschacht 16 gelangt, kontinuierlich an, bis der maximale Massenstrom erreicht wird und sich eine stationäre Phase ausbildet. Während dieser stationären Phase ist der dem Separationsschacht 16 zu- und abgeleitete Massenstrom an Kühlflüssigkeit F identisch. Der Strömungswiderstand der Überlaufleitung 28 ist für diesen maximalen Massestrom auf einen bestimmten Wert eingestellt, so dass sich die Kühlflüssigkeit F im Separationsschacht bis zu einer maximalen Rückstauhöhe H rückstaut. Diese maximale Rückstauhöhe H beträgt beispielsweise einige Meter und liegt etwa auf 2/3 der Höhe der ersten Trennwand 12 bzw. der Höhe der Überlaufkante 18.
• Nach Abschalten der Pumpe 40 verringert sich der Massestrom wieder, bis schließlich keine überschüssige Kühlflüssigkeit F mehr in den Separationsschacht 16 gelangt (Nulldurchsatz). Die Höhe der rückgestauten Kühlflüssigkeit F sinkt kontinuierlich, bis im Separationsschacht 16 eine minimale Rückstauhöhe L er reicht wird. Diese minimale Rückstauhöhe L ist definiert durch die Höhe des oberen Siphonbogens 36. Geringfügig darüber stellt sich in der Separationskammer 22 ein etwas höherer Füllstand ein, da die zweite Trennwand 20 eine Höhe oberhalb der minimalen Füllstandshöhe H aufweist. Die minimale Rückstauhöhe L beträgt beispielsweise 0,5 m.
• Bei der stationären Phase mit dem maximalen Massenstrom stellt sich eine mittlere Abwärtsgeschwindigkeit der rückgestauten Kühlflüssigkeit F ein. Diese Abwärtsgeschwindigkeit ist ein Betrag für die Geschwindigkeit, mit der ein gedachtes Flüssigkeitsvolumen im Separationsschacht 16 in Richtung zur Überlaufleitung 28 gelangt. Im stationären Fall ist diese Abwärtsgeschwindigkeit maßgeblich bestimmt durch die Strömungsquerschnittsfläche A des Separationsschachts 16. Beim Überlauf in den Separationsschacht 16 mitgerissene Gasteilchen bilden in der Kühlflüssigkeit F Gasbläschen, die mit einer durch die Auftriebskraft bedingten Steiggeschwindigkeit in der rückgestauten Flüssigkeit aufwärts steigen. Die Abwärtsgeschwindigkeit und die Steiggeschwindigkeit sind also gegensätzlich gerichtet. Die Steiggeschwindigkeit hängt von der Größe der Gasblasen ab. Die Strömungsquerschnittsfläche A des Separationsschachts ist nunmehr beispielsweise auf mehrere Quadratmeter derart eingestellt, dass die Steiggeschwindigkeit von Gasblasen einer vorgegebenen Größe, beispielsweise eines Durchmessers von 1 mm, größer ist als die Abwärtsgeschwindigkeit. Dadurch ist gewährleistet, dass diese Gasblasen schneller aufsteigen als Kühlflüssigkeit F zur Überlaufleitung 28 gelangt.
• Bei den kleinen Massenströmen während der instationären Phase besteht das Problem, dass aufgrund der größeren Fallhöhe von der Überlaufkante 18 bis zu der dann geringen Höhe der rückgestauten Kühlflüssigkeit F der Gaseintrag und die Turbulenzen in der Kühlflüssigkeit F im Separationsschacht 16 größer sind als bei der stationären Phase. Daher ist die zweite Stufe der Gasabscheidung vorgesehen, die im Wesentlichen gebildet ist aus der Separationskammer 22 und der Abflusskammer 24. In der Separationskammer 22 wird zunächst die über die Überlaufkante 18 herabstürzende Kühlflüssigkeit F aufgefangen und gesammelt, bis sie über die zweite Trennwand 20 weitgehend frei von Turbulenzen überläuft. In der Separationskammer 22 findet also bereits ein großer Teil der Gasabscheidung statt. Beim Überlauf über die zweite Trennwand 20 werden nur geringe Gasanteile mitgerissen. Maßgebend hierfür ist, dass die Höhe der zweiten Trennwand 20 und die minimale Rückstauhöhe L in der Abflusskammer 24 nur geringe Unterschiede beispielsweise von wenigen Zentimetern aufweisen, so dass in der Abflusskammer 24 keine stärkeren Turbulenzen erzeugt werden und kein Gaseintrag stattfindet. Aus der Abflusskammer 24 läuft anschließend die weitgehend gasfreie Kühlflüssigkeit F über die Überlaufleitung 28 in die Kondensationskammer 2 über.
• Durch die Hintereinanderschaltung der ersten und zweiten Trennwand 12, 20 mit einer sehr großen Höhe von mehreren Metern bzw. mit einer sehr kleinen Höhe von weniger als 1 m in Verbindung mit der speziellen Dimensionierung des Separationsschachts 16 sowie der Überlaufleitung 16 wird eine effektive Gasabscheidung bewirkt, ohne dass störanfällige aktive Komponenten, wie beispielsweise rotierende oder durch Fremdenergie angetriebene Teile, notwendig werden. Die Gasabscheidung erfolgt daher rein passiv und ist somit nicht störanfällig.

2

Kondensationskammer

4

Flutbecken

6

offene Verbindung

8

Druckkammer

10

Wandstruktur

12

erste Trennwand

14

Speicherbecken

16

Separationsschacht

18

Überlaufkante

20

zweite Trennwand

22

Separationskammer

24

Abflusskammer

26

erste Mündungsöffnung

28

Überlaufleitung

30

zweite Mündungsöffnung

32

Decke

34

unterer Siphonbogen

36

oberer Siphonbogen

38

Pumpleitung

40

Pumpe

42

Wärmetauscher

F

Kühlflüssigkeit

H

Rückstauhöhe

L

minimale Rückstauhöhe

A

Strömungsquerschnittsfläche

Claims (13)

1. Kerntechnische Anlage, insbesondere Siedewasserreaktoranlage, mit einem für Kühlflüssigkeit (F) vorgesehenen Flutbecken (4), mit einer Kondensationskammer (2) und mit einer vom Flutbecken (4) zur Kondensationskammer (2) angeordneten Überlaufeinrichtung (16, 28) für überschüssige Kühlflüssigkeit (F), wobei die Überlaufeinrichtung (16, 28) zur Gasabscheidung aus der Flüssigkeit (F) ausgebildet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, bei der das Flutbecken (4) ein Speicherbecken (14) und einen Separationsschacht (16) umfasst, die durch eine einen Überlauf ermöglichende erste Trennwand (12) getrennt sind und wobei eine Überlaufleitung (28) vorgesehen ist, deren erste Mündungsöffnung (26) im unteren Bereich des Separationsschachts (16) angeordnet ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, bei der die erste Mündungsöffnung (26) im oder in unmittelbarer Nähe des Bodens des Separationsschachts (16) angeordnet ist.
4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Überlaufeinrichtung (16, 28) für einen maximalen Überlauf-Massenstrom derart ausgebildet ist, dass bei Auftreten des maximalen Überlauf-Massenstroms die Überlaufleitung (28) einen vorbestimmten Strömungswiderstand aufweist, so dass sich im Separationsschacht (16) ein Rückstau der Kühlflüssigkeit (F) bis zu einer maximalen Rückstauhöhe (H) ausbildet.
5. Anlage nach Anspruch 4, bei der die Strömungsquerschnittsfläche (A) des Separationsschachts (16) derart ausgebildet ist, dass die Abwärtsge schwindigkeit der rückgestauten Kühlflüssigkeit (F) kleiner als die Steiggeschwindigkeit von Gasblasen vorgegebener Größe ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, beider die Überlaufeinrichtung (16, 28) derart ausgebildet ist, dass selbst bei Fehlen eines Massestroms die Kühlflüssigkeit (F) im Separationsschacht (16) bis zu einer minimalen Rückstauhöhe (L) ansteht.
7. Anlage nach Anspruch 6, bei der die Überlaufleitung (28) nach Art eines Syphons mit einem oberen Syphonbogen (36) ausgebildet ist und die minimale Rückstauhöhe (L) durch den oberen Syphonbogen (36) bestimmt ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei der der Separationsschacht (16) in seinem Bodenbereich eine Separationskammer (22) und eine Abflusskammer (24) umfasst, die durch eine einen Überlauf ermöglichende zweite Trennwand (20) getrennt sind und wobei die erste Mündungsöffnung (26) der Überlaufleitung (28) in der Abflusskammer (24) angeordnet ist.
9. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der für die Kühlflüssigkeit (F) des Flutbeckens (4) und der Kühlflüssigkeit (F) der Kondensationskammer (2) ein gemeinsamer Kühlkreislauf (16, 28, 38, 40, 42) vorgesehen ist, welcher die Überlaufeinrichtung (16, 28) umfasst.
10. Verfahren zum Betrieb einer kerntechnischen Anlage, insbesondere einer Siedewasserreaktoranlage, bei dem in vorbestimmten Betriebszuständen einem Flutbecken (4) eine das Fassungsvermögen desselben übersteigende Menge an Kühlflüssigkeit (F) zugeleitet wird und die überschüssige Kühlflüssigkeit (F) über eine Überlaufeinrichtung (16, 28) in eine Kondensationskammer (2) übergeleitet wird, wobei aus der überschüssigen Kühlflüssigkeit (F) Gasteile abgeschieden werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die überschüssige Kühlflüsigkeit (F) bei hohen Massenströmen vor dem Übertritt in die Kondensationskammer (2) in einem Separationsschacht (16) zurückgestaut wird und dort die Abscheidung der Gasteile durch Aufsteigen erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem bei geringen Masseströmen die überschüssige Kühlflüssigkeit (F) im Bodenbereich des Separationsschachts (16) zunächst in einer Separationskammer (22) gesammelt und von dort in eine Abflusskammer (24) geleitet wird, aus der die Kühlflüssigkeit (F) in die Kondensationskammer (2) gelangt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die Kühlflüssigkeit (F) des Flutbeckens (4) und die der Kondensationskammer (2) in einem gemeinsamem Kühlkreislauf (16, 28, 38, 40, 42), welcher die Überlaufeinrichtung (16, 28) umfasst, geführt werden.