DE1148665B

DE1148665B - Flooding device for the containment of a ship's nuclear reactor

Info

Publication number: DE1148665B
Application number: DEG33496A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Woisin
Original assignee: KERNENERGIEVERWERT GES fur; Schiffahrt M B H
Current assignee: KERNENERGIEVERWERT GES fur; Schiffahrt M B H
Priority date: 1961-11-02
Filing date: 1961-11-02
Publication date: 1963-05-16

Description

Flutvorrichtung für den Sicherheitsbehälter eines Schiffs-Kernreaktors Die Erfindung betrifft eine Flutvorrichtung für den Sicherheitsbehälter eines Schiffs-Kernreaktors mit Flutöffnungen, welche bei einer zuvor festgelegten Druckdifferenz zwischen Außenwasser und Behälterinnenraum bis zum Erreichen des Druckausgleiches öffnen. Solche Flutvorrichtungen haben die Aufgabe, eine Beschädigung des Sicherheitsbehälters im Falle eines Schiffsunterganges in größere Meerestiefen durch den äußeren Wasserdruck zu verhindern, damit nicht radioaktive Substanzen aus ihm heraustreten können. Wenn die Flutöffnungen nach erfolgtem Druckausgleich wieder schließen, wird mit Sicherheit verhindert, daß auch über einen längeren Zeitraum keine Umschichtung des Wassers im Behälter mit dem Außenwasser erfolgen kann.Flooding device for the containment of a ship's nuclear reactor The invention relates to a flooding device for the containment of a ship's nuclear reactor with flood openings, which at a previously determined pressure difference between the outside water and open the interior of the container until the pressure equilibrium is reached. Such flood devices have the task of preventing damage to the containment in the event of a ship sinking to prevent in greater depths of the sea by the external water pressure, so do not radioactive substances can escape from it. When the flood openings after close again after the pressure equalization has taken place, this is also prevented with certainty Over a longer period of time, the water in the container will not be rearranged with the Outside water can be done.

Die Größe der erforderlichen Flutquerschnitte ist außer von der Festigkeit des Behälters auch von der Sinkgeschwindigkeit des Schiffes abhängig und diese wiederum vom Schiff, seinem Belastungszustand und der Art der Havarie, die zum Untergang führt. Eine überschlagsrechnung ergibt, daß bei Beginn der Flutung in einer Wassertiefe von 35 m unter dem vollen Außendruck ein Strömungsquerschnitt von etwa 0,5 m2 erforderlich wird. Flutungen bei Wassertiefen von weniger als 35 m sind unerwünscht, da in diesen Tiefen im allgemeinen eine Bergung durch Taucher möglich ist und man die Bergung nicht durch einen vollgelaufenen Sicherheitsbehälter erschweren will. Der vorerwähnte erforderliche Strömungsquerschnitt von 0,5 m2 setzt voraus, daß der volle Außendruck auf die Flutöffnungen einwirkt, und zwar entweder durch bis dahin vollständige Flutung des umgebenden Reaktorraumes oder mittels direkter Verbindung zum Außenwasser.The size of the required flood cross-sections depends on the strength of the container also depends on the sinking speed of the ship and this in turn the ship, its load condition and the type of accident that led to the sinking leads. A rough calculation shows that at the beginning of the flooding in a water depth of 35 m under the full external pressure, a flow cross-section of about 0.5 m2 is required will. Flooding in water depths of less than 35 m is undesirable because in this Depths in general a rescue by divers is possible and one can rescue does not want to complicate with a full security container. The aforementioned The required flow cross-section of 0.5 m2 assumes that the full external pressure acts on the flood openings, either by up to then complete flooding of the surrounding reactor room or by means of a direct connection to the outside water.

Bei der starken und vielschichtigen Umwandung des Reaktorraumes durch eventuell noch mit einem Zwischenboden versehenen Doppelboden, durch mit besonderem Kollisionsschutz verstärkte Außenhaut, durch mit 0,5 m starkem Beton-Sekundärschutz versehene Seitenlängsschotte, durch lange Querkofferdämme an den Enden der Abteilung, durch Haupt-und Poopdeck nach oben hin ist es höchst unwahrscheinlich, daß die Umwandung bei 35 m Wasserdruck derart - wenn überhaupt - zerstört ist, daß der Raum bereits ganz voll Wasser laufen könnte. Im Normalfall ist daher eine relativ langsame Flutung zu erwarten. Solche langsamen Flutungen sind aber aus naheliegenden Gründen äußerst unerwünscht.With the strong and multi-layered walling of the reactor space through possibly a double floor with an intermediate floor, through with a special one Collision protection reinforced outer skin, with 0.5 m thick concrete secondary protection provided side bulkheads, through long transverse trunk dams at the ends of the department, through the main and poop decks towards the top it is highly unlikely that the conversion will occur at 35 m water pressure is so destroyed - if at all - that the room is already could run completely full of water. Normally, therefore, the flooding is relatively slow expected. However, for obvious reasons, such slow floods are extreme undesirable.

Um trotz der starken und vielschichtigen Umwandung des Reaktorraumes eine schnelle Flutung zu ermöglichen, ist bereits der Vorschlag gemacht worden, in diesen Wandungen besondere Sollbruchstellen vorzusehen. Insbesondere wurde daran gedacht, die Decksluke mit einer solchen Sollbruchstelle zu versehen. Jede Sollbruchstelle im Schiffskörper beeinträchtigt aber die Sicherheit des Schiffes.To despite the strong and multi-layered walling of the reactor room to enable rapid flooding, the proposal has already been made, to provide special predetermined breaking points in these walls. In particular, was mindful of it thought to provide the deck hatch with such a predetermined breaking point. Every predetermined breaking point in the hull, however, affects the safety of the ship.

Wollte man daher die Lukenabdeckung so ausbilden, daß sie bei 30 m Wassertiefe mit Sicherheit total zusammenbricht, müßte man sie schwächer als üblich ausführen, so daß gegebenenfalls auch damit gerechnet werden muß, daß die Luke der dynamischen Belastung durch den Seeschlag nicht mehr standhält. In Dingen der Sicherheit des Schiffes sollte man aber besonders bei kernenergiegetriebenen Schiffen höchste Ansprüche erfüllen.If you wanted to train the hatch cover so that it was at 30 m If the water depth collapses with certainty, it would have to be weaker than usual perform, so that it must be expected that the hatch of the can no longer withstand dynamic loads caused by the impact of the sea. In matters of security of the ship should, however, be the highest, especially in the case of ships powered by nuclear energy To fulfill demands.

Eine weitere Schwierigkeit, den Reaktorraum »vorzufluten«, besteht auch noch darin, daß das Flutwasser (sofern es nicht von unten her eindringen kann) auch noch besondere Öffnungen oder Sollbruchstellen im Sekundärschutz erfordert.There is another difficulty in "flooding" the reactor room also in the fact that the flood water (if it cannot penetrate from below) also requires special openings or predetermined breaking points in the secondary protection.

Eine direkte Flutung des Sicherheitsbehälters durch eine Verbindung zum Außenwasser erschien bisher ebenfalls nicht praktikabel, weil die Flutkanäle den Strahlenschutzschild und auch die Wände des umgebenden Reaktorraumes durchqueren müssen, sofern man diese Flutkanäle nicht unten anbringt und zum Schiffsdoppelboden führt.A direct flooding of the containment through a connection to the outside water also seemed impractical so far, because the flood channels Cross the radiation protection shield and also the walls of the surrounding reactor room must, provided that these flood channels are not attached below and to the ship's double bottom leads.

Der hierbei auftretende entscheidende Nachteil liegt darin, daß eine feste Verbindung vom Sicherheitsbehälter zum strandungsgefährdeten Schiffsboden geschaffen wird, durch die der Behälter bei Bodenhavarie in Mitleidenschaft gezogen werden könnte.The decisive disadvantage that occurs here is that a Fixed connection from the containment to the ship's bottom, which is at risk of being stranded is created by which the container is affected in the event of a damage to the ground could be.

Das Ziel der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile auszuschalten und eine Flutvorrichtung zu schaffen, die im Falle eines Schiffsunterganges in größere Meerestiefen sicher und schnell zur Flutung des Sicherheitsbehälters führt und so ausgebildet ist, daß es weder zu einer Schwächung der Schiffskonstruktion noch zu einer Schwächung des Strahlenschutzschildes oder einer Gefährdung der Festigkeit und Dichtigkeit des Sicherheitsbehälters bei Grundberührung kommt.The aim of the invention is to eliminate the aforementioned drawbacks and to create a flood device that in the event of a shipwreck in larger ones Sea depths safe and quick to flood of the containment leads and is designed so that there is neither a weakening of the ship's structure nor to a weakening of the radiation protection shield or a threat to the strength and tightness of the containment when it comes into contact with the ground.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben dienen erfindungsgemäß die in den Sicherheitsbehälter führenden Zu- und Abluftkanäle einer strömungsmäßig völlig vom Sicherheitsbehälterinnenraum getrennten Reaktorhilfskühlung als Flutkanäle zwischen Außenwasser und Behälterinnenraum und weisen zu diesem Zweck innerhalb des Sicherheitsbehälters in ihren Wandungen Flutöffnungen auf, die unter zuvor festgelegten Druckbedingungen selbsttätig öffnen und schließen. Es kann z. B. der Fall vorliegen, daß bei einem Schiffsreaktor mittlerer Größe der Strahlenschutzschild von vier Rohren von 500 mm Durchmesser durchquert wird, um ausreichende Luftmengen zur Hilfskühlung des Reaktors zu- und abzuführen. Diese Rohre werden innerhalb des Sicherheitsbehälters wie ein Teil der Wandung des Behälters betrachtet und entsprechend stark bemessen. Bei der Größe dieser Zu- und Abluftkanäle bereitet es keine Schwierigkeiten, Flutöffnungen in erforderlicher Größe von beispielsweise viermal je etwa 0,25 m2 anzuordnen.According to the invention, the in the safety container leading supply and exhaust air ducts a completely flow-wise Auxiliary reactor cooling separated from the containment space as flood channels between Outside water and container interior and for this purpose point inside the containment in their walls flood openings, which under previously determined pressure conditions open and close automatically. It can e.g. B. the case that with a Medium-sized ship reactor of the radiation shield of four tubes of 500 mm diameter is traversed to provide sufficient air for auxiliary cooling of the Feed and discharge reactor. These pipes are inside the containment viewed as part of the wall of the container and dimensioned accordingly. With the size of these supply and exhaust air ducts, there are no problems with flood openings to be arranged in the required size of, for example, four times about 0.25 m2 each.

Wenn man die Flutöffnungen der Luftkanäle vor und hinter dem Wärmeaustauscher der Hilfskühlung anordnet, braucht dieser Wärmeaustauscher bei einer Flutung nicht durchflossen zu werden, so daß Strömungswiderstände nur in den gebräuchlichen Elementender Rohrleitungen auftreten.When you open the flow openings of the air ducts in front of and behind the heat exchanger the auxiliary cooling, this heat exchanger does not need a flooding to be traversed, so that flow resistances only in the common elements of the Pipelines occur.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Hilfskühlung, die bei Ausfall der gesamten elektrischen Energieversorgung noch durch natürliche Belüftung wirken soll, bei Schräglage des Schiffes ohnehin einen natürlichen Wasserumlauf ermöglichen kann, sobald nämlich die Hilfskühlkreise samt ihren COffnungen unter die Wasseroberfläche geraten. Eine Flutung der beiden Mlfskühlkreise ist somit für den Fall eines Schiffsunterganges auf jeden Fall gewährleistet.It should be noted that the auxiliary cooling, which in the event of failure of the entire electrical energy supply still work through natural ventilation should enable a natural water circulation anyway when the ship is tilted can, as soon as the auxiliary cooling circuits and their CO openings are below the surface of the water devices. Flooding of the two cooling circuits is therefore in place in the event of a ship sinking definitely guaranteed.

Die so ausgebildete Flutvorrichtung ist selbst dann ein Vorteil, wenn eine spezielle Rechnung ergibt, daß die erforderlichen Flutwassermengen nicht von normal ausgebildeten Zu- und Abluftkanälen geführt werden können. In einem solchen Falle könnte man die Zu- und Abluftkanäle geringfügig überdimensionieren. Eine solche überdimensionierung der Zu- und Abluftkanäle hat auf die Reaktorhilfskühlung keinen nachteiligen Einfluß, sondern ist sogar noch dazu angetan, die Kühlwirkung zu verbessern. Der geringfügig vergrößerte bauliche Aufwand ist aber noch immer als minimal zu betrachten, verglichen mit der einleitend besprochenen nachteiligen Anordnung besonderer Flutöffnungen im Sicherheitsbehälter.The flooding device designed in this way is an advantage even if a special calculation shows that the required flood water quantities are not from Normally designed supply and exhaust air ducts can be guided. In such a In the event of this, the supply and exhaust air ducts could be slightly oversized. Such Over-dimensioning of the supply and exhaust air ducts has no effect on the auxiliary reactor cooling adverse influence, but is even able to improve the cooling effect. The slightly increased structural effort is still considered to be minimal consider particular, compared to the disadvantageous arrangement discussed in the introduction Flood openings in the containment.

Es ist besonders vorteilhaft, die Rohrwandstärken der Zu- und Abluftkanäle der Reaktorhilfskühlung außerhalb des Sicherheitsbehälters so zu wählen, daß ein Bruch unter etwa 60 m Wassersäule nicht zu befürchten ist. Ein solcher Bruch könnte sonst dazu führen, daß statt des Sicherheitsbehälters der Reaktorrauen geflutet wird. Wenn hier von einem Maximaldruck von 60 m Wassersäule gesprochen wird, so ist hierbei zugrunde gelegt, daß voraussichtlich ab 50 m Wassertiefe der Reaktorraum ebenfalls volläuft, da einige seiner Wände diesem Druck nicht mehr standhalten können.It is particularly advantageous to adjust the pipe wall thicknesses of the supply and exhaust air ducts to choose the auxiliary reactor cooling outside of the containment so that a Breaking below a water column of about 60 m is not to be feared. Such a break could Otherwise lead to the fact that the reactor rooms flooded instead of the containment will. If a maximum pressure of 60 m water column is spoken of here, so this is based on the fact that the reactor room is expected to be at a depth of 50 m or more also full because some of its walls can no longer withstand this pressure.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, deren einzige Figur einen schematischen Querschnitt einer Schiffsseite im Bereich des Kernreaktors darstellt, beispielsweise erläutert.The invention is based on the drawing, the single figure of which is a represents a schematic cross-section of a ship's side in the area of the nuclear reactor, for example explained.

In der Zeichnung ist 1 die Außenhaut des Schiffes, 2 der Außenboden, 3 der Innenboden, 4 das Wetterdeck. Im Innern des Schiffes befindet sich über dem Innenboden 3 der eigentliche Sicherheitsbehälter 5 mit einem starken Strahlenschutzschild 6. Nähere Einzelheiten des Reaktors sind nicht dargestellt, wohl aber einer der beiden Hilfskühlkreise, zu dem ein Wärmeaustauscher 7, ein Zuluftkanal 8, ein Abluftkanal 9 und ein Lüfterkopf 10 und ein Ventilator 11 gehören. Die Zu- und Abluftkanäle 8 und 9 sind über Rohrkrümmer durch den Strahlenschutzschild 6 und die Wandung des Sicherheitsbehälters 5 hindurchgeführt. Eine Verbindung zwischen dem Inneren des Kühlluftkreises und dem Innenraum des Sicherheitsbehälters 5 besteht im Normalzustand nicht. Vor bzw. hinter dem Wärmeaustauscher 7 innerhalb des Sicherheitsbehälters 5 werden in der Wand des Zuluftkanals 8 und in der Wand des Abluftkanals 9 Flutöffnungen 12 und 13 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise so ausgebildet sind, daß sie bei einer zuvor festgelegten Druckdifferenz öffnen und bei Druckausgleich wieder selbsttätig schließen. Die Flutöffnungen 12 und 13 können beispielsweise so dimensioniert sein, daß sie in einer Wassertiefe von etwa 35 m öffnen.In the drawing, 1 is the outer skin of the ship, 2 is the outer floor, 3 the inner floor, 4 the weather deck. Inside the ship is above the Inner bottom 3 of the actual safety container 5 with a strong radiation protection shield 6. Further details of the reactor are not shown, but one of the two auxiliary cooling circuits, to which a heat exchanger 7, a supply air duct 8, an exhaust air duct 9 and a fan head 10 and a fan 11 belong. The supply and exhaust air ducts 8 and 9 are via pipe elbows through the radiation protection shield 6 and the wall of the Security container 5 passed through. A connection between the inside of the Cooling air circuit and the interior of the containment 5 is in the normal state not. In front of or behind the heat exchanger 7 within the containment 5 are in the wall of the supply air duct 8 and in the wall of the exhaust air duct 9 flood openings 12 and 13 provided, which are designed in a known manner so that they open at a previously determined pressure difference and again at pressure equalization close automatically. The flood openings 12 and 13 can, for example, be dimensioned in this way be that they open in a water depth of about 35 m.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Flooding device for the safety container of a Ship's nuclear reactor with flood openings, which at a previously determined pressure difference between the outside water and the inside of the tank until the pressure has equalized open, characterized in that the leading into the safety container (5) Supply and exhaust air ducts (8, 9) one completely from the interior of the containment in terms of flow Separate auxiliary reactor cooling as flood channels between the outside water and the interior of the tank serve and for this purpose within the security container (5) in their walls Have flood openings (12, 13), which are under predetermined pressure conditions open and close automatically.

2. Flooding device according to claim 1, characterized in that that the flood openings (12, 13) of the air channels (8, 9) in front of and behind the heat exchanger (7) the auxiliary cooling are arranged.

3. Flooding device according to claim 1 or 2, characterized in that the walls of the cooling air channels (8, 9) outside the Security container (5) are larger than inside.