DE1085657B - Verfahren zur raschen Wiederherstellung normaler Luftverhaeltnisse in den Hallen fuer Kernreaktoren nach dem Eintritt einer katastrophalen Druck- und Temperatursteigerung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur raschen Wiederherstellung normaler Luftverhältnisse in den Hallen für Kernreaktoren nach dem Eintritt eines katastrophalen Druck- und Temperaturanstieges, der durch in die Halle ausströmenden Wasserdampf verursacht wurde.

Bei Räumen der obenerwähnten Art muß man mit der Gefahr rechnen, daß im Zusammenhang mit verschiedenen Betriebsstörungen eine große Menge Wasserdampf ausströmt und einen katastrophalen Anstieg des Druckes und der Temperatur verursacht.

Die Reaktorgebäude werden oft druckdicht gebaut, um zu verhindern, daß bei einem Vorfall wie dem oben erwähnten dabei frei gemachte Spaltprodukte in die Umgebung austreten. Die druckdichte Bauweise bedeutet natürlich noch nicht, daß die Leckverluste gleich Null sind. Weiterhin können bei der erwähnten Katastrophe Schäden an der druckdichten Schale eintreten. Es handelt sich daher darum, den Überdruck in dem Gebäude so rasch wie möglich abzubauen, um die Verseuchung der Umgebung auf ein Mindestmaß zu beschränken.

Um dieses Ziel zu erreichen, müssen in den ersten Minuten nach der Katastrophe Wärmemengen in der Größenordnung von einigen Millionen Kilokalorien/ Stunde (kcal/h) abgeführt werden. Angesichts des Umstandes, daß derartige Betriebsstörungen recht selten auftreten, kann man nicht daran denken, den Raum mit den üblichen Kühlanlagen auszustatten. Eine übliche Kühlanlage für eine derartige Leistung muß nämlich eine solche Größe haben, daß dieselbe sowohl hinsichtlich der Überwachung, der Betriebssicherheit und der Betriebsbereitschaft als auch hinsichtlich der erforderlichen Leistung und der Kosten eine kaum zu verwirklichende Lösung darstellen würde.

Ein bekanntes System zur Lösung dieses Problems besteht in einem Kühlturm, der innerhalb der druckdichten Schale aufgestellt wird. Das Gemisch aus Luft und Dampf strömt durch diesen Turm hindurch, wobei es seine Wärme an eine Wassermenge abgibt, die ebenfalls durch den Kühlturm hindurch umläuft. Dieses Wasser, welches verseucht wird und daher nicht aus der druckdichten Schale herausgelassen werden darf, gibt seinerseits die aufgenommene Wärme in einem geschlossenen Wärmeaustauscher an anderes Wasser ab, welches durch die Schale hindurch eingeführt und auch wieder herausgeführt wird.

Dieses Verfahren besitzt unter anderen Nachteilen auch den, daß zu seinem Betrieb eine Anzahl von Ventilatoren, Pumpen und Motoren erforderlich sind, die dauernd einsatzbereit sind und auch nach der Katastrophe intakt und betriebsfähig bleiben müssen. Aus Gründen der Sicherheit ist es erforderlich, daß die Verfahren zur rasdien Wiederherstellung

normaler Luftverhältnisse

in den Hallen für Kernreaktoren

nach dem Eintritt einer katastrophalen

Druck- und Temperatursteigerung

Anmelder:

Aktiebolaget Svenska Fläktfabriken,
Stockholm

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 23. Mai 1958

Willem Boeke, Lidingö (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

notwendige elektrische Energie für den Betrieb der Ventilatoren, der Pumpen usw. dem Reservekraftaggregat entnommen werden kann. Weiterhin muß eine genügend große Menge kalten Kühlwassers für den Wärmeaustauscher der geschlossenen Bauart zur Verfügung stehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, welches mit einfachen und betriebssicheren Mitteln ermöglicht, die normalen Luftverhältnisse schnell wiederherzustellen, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Raumluft durch verflüssigtes Ammoniak, verflüssigte Kohlensäure bzw. Kohlendioxyd oder ein anderes Kältemedium gekühlt wird, wobei dasselbe von einem geschlossenen Behälter aus unter seinem eigenen Druck einen vorzugsweise im oberen Teil des Raumes angebrachten Wärmeaustauscher durchströmt und bei seiner Verdampfung oder Expansion die Überschußwärme des Raumes aufnimmt, um hernach unter vermindertem Druck frei in die Umgebung abzuströmen. Das Kühlmedium wird dem Wärmeaustauscher bei Eintritt einer Katastrophe zweckmäßigerweise automatisch zugeführt, und zwar durch öffnen eines Ventils in der Verbindungsleitung zwischen dem Behälter und dem Wärmeaustauscher, wobei das Ventil durch einen Druck- oder einen Temperaturfühler gesteuert wird.

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Zur Veranschaulichung der Größenordnung der erforderlichen Kälteleistung können die folgenden Werte angegeben werden:

Es soll angenommen werden, daß die Halle des Kernreaktors einen Rauminhalt von lOOQOcbm hat und zu Beginn mit gewöhnlicher Luft von 20° C Temperatur angefüllt ist. Nach Eintritt der Katastrophe soll angenommen werden, daß die Halle mit Feuchtigkeit gesättigter Luft von 85° C Temperatur angefüllt ist. Dann beläuft sich der gesamte Wärmeinhalt von Luft und Wasserdampf auf 2 43Q 000 kcal und der absolute Druck in dem Raum auf ungefähr 1,8 kg/cm². Da sich der Wärmegehalt der Raumluft bei 20° C normalerweise auf etwa 165 000 kcal beläuft, hat der Wärmeinhalt augenscheinlich infolge der eingetretenen Katastrophe um eine Wärmemenge von 2 265 000 kcal zugenommen, welche durch Kühlen abgeführt werden muß.

Die Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung, welche als Beispiel eine zweckmäßige Ausführungsform für die Durchführung des Verfahrens darstellt, ausführlich beschrieben werden.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Hallenbau für einen Kernreaktor 2 bezeichnet. 3 bezeichnet einen druckdichten Mantel rund um die Halle herum. 4 ist ein Wärmeaustauscher im oberen Teil der Halle. In dem vorliegenden Fall besteht der Wärmeaustauscher aus zwei Rohren 9, die um die Wände herumlaufen und untereinander durch vertikale Rohrstücke 10 verbunden sind, mit weichen ein Kühlschirm 11 vereinigt ist, wobei dieser letztere dem Inneren der Halle zugewandt ist. Infolgedessen bildet der Kühlschirm nicht nur ein die Oberfläche vergrößerndes Bauelement, sondern auch einen mechanischen Schutz für die Rohre 9 und 10. Mit 5 ist ein Behälter für flüssiges Ammoniak, flüssige Kohlensäure oder ein anderes Kältemedium bezeichnet. Dieser Behälter befindet sich außerhalb der Kernreaktorhalle und faßt eine hinreichende Menge eines Kältemediums, um unter allen Umständen die beabsichtigte Abkühlung der Reaktorhalle zu gewährleisten. Der Behälter 5 ist durch die Rohrleitung 6 mit dem Wärmeaustauscher 4 verbunden. Die Rohrleitung geht vom Boden des Behälters aus und enthält ein Hauptventil 7 sowie ein Regulierventil 8. 12 ist ein Dampfdom zur Aufnahme des dampfförmigen Kühlmediums, welcher durch die Rohre 12 α und 12 b mit den Rohren 9 verbunden ist. Der Flüssigkeitsspiegel, der sich in dem Dampfdom 12 einstellt, richtet sich nach der Menge des Kältemediums, die dem Wärmeaustauscher zugeführt wird, und diese Menge wird eingestellt durch das Regulierventil 8, das von dem erwähnten Flüssigkeitsspiegel aus gesteuert wird. Das abgeschiedene gasförmige Kühlmedium entweicht durch das Rohr 13 hindurch in die Atmosphäre. Dieses Rohr ist mit einem Druckminderventil 14 ausgestattet, das die Aufgabe hat, den Druck in dem Wärmeaustauscher auf einer solchen Höhe zu halten, daß die Verdampfung des Kühlmediums bei einer Temperatur von einigen wenigen Graden über 0° C erfolgt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1 Verfahren zur raschen Wiederherstellung normaler Luftverhältnisse in den Hallen von Kernreaktoren nach einer durch das Einströmen von Wasserdampf in die Halle verursachten katastrophalen Druck- und Temperaturzunahme, dadurch gekennzeichnet, daß die Raumluft durch flüssiges Ammoniak, flüssige Kohlensäure oder ein sonstiges unter Druck stehendes Kältemedium gekühlt wird, wobei das Kältemedium aus dem Vorratsbehälter unter seinem eigenen Druck durch einen Wärmeaustauscher strömt, der vorzugsweise im oberen Teil der Halle untergebracht ist, und bei seiner Verdampfung oder Expansion die überschüssige Raumwärme aufnimmt, worauf es unter vermindertem Druck in die Umgebung abströmt.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemedium bei Eintritt einer Katastrophe dem Wärmeaustauscher automatisch zugeführt wird, und zwar durch Öffnen eines in die Verbindungsleitung zwischen Behälter und Wärmeaustauscher eingebauten Ventils, das von einem Druck- oder einem Temperaturfühler aus gesteuert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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