DE1208017B - Sicherheitsvorrichtung fuer die Druckschale eines Kernreaktors - Google Patents

Sicherheitsvorrichtung fuer die Druckschale eines Kernreaktors

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Publication number
DE1208017B
DE1208017B DEL35898A DEL0035898A DE1208017B DE 1208017 B DE1208017 B DE 1208017B DE L35898 A DEL35898 A DE L35898A DE L0035898 A DEL0035898 A DE L0035898A DE 1208017 B DE1208017 B DE 1208017B
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DE
Germany
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pressure
partition
liquid
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steam
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Pending
Application number
DEL35898A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Heinz Kornbichler
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/004Pressure suppression
    • G21C9/012Pressure suppression by thermal accumulation or by steam condensation, e.g. ice condensers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

  • Sicherheitsvorrichtung für die Druckschale eines Kernreaktors Zusatz zum Patent: 1142 041 Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verminderung des beim Platzen eines in einem Druckbehälter befindlichen Teiles des Primärkühlkreises eines Kernreaktors entstehenden Dampfdruckes, welche innerhalb des Druckbehälters angeordnet ist und den entstehenden Dampf zur Kondensation durch kaltes Wasser leitet, bei der oberhalb des Kernreaktors eine horizontale Trennwand angeordnet ist, welche den Druckbehälter in zwei Räume abtrennt, wobei auf dieser Trennwand eine Schicht kalten Wassers mit einer freien Wasseroberfläche liegt und in der Trennwand Öffnungen vorgesehen sind, deren Verschlüsse bei einem durch Platzen des Primärkühlkreislaufes auftretenden überdruckes aufreißen, so daß der Dampf die Wasserschicht durchströmt.
  • Wassergekühlte Reaktoren werden aus Sicherheitsgründen mit einer Druckschale umgeben, die so ausgelegt ist, daß beim Platzen oder Öffnen eines Teiles des primären Kühlkreises der bei der Verdampfung des Wassers entstehende Druck aufgenommen werden kann. Aus verschiedenen Gründen bemüht man sich, die Anlage möglichst kompakt zu bauen, d. h. mit kleinen Abmessungen für die Druckschale auszukommen. Dabei wird allerdings der Auslegungsdruck der Druckschale höher als bei einer großen Druckschale. Die Folge ist, daß unter anderem die Einsparung an Baukosten durch Verringerung der Abmessungen durch Vergrößerung der Wandstärken der Druckschale wieder verlorengeht und daß sich Wandstärken ergeben, die nicht mehr ohne Spannungsfreiglühen geschweißt werden können.
  • Es wurde bereits vorgeschlagen, den sich in einer Druckschale einstellenden Druck nach Platzen eines Teiles des Primärkreises dadurch gering zu halten, daß man den entstehenden Dampf zwingt, durch Einbauten durch ein kommunizierendes System zu strömen, das mit kaltem Wasser gefüllt ist. Wenn der Dampf durch das kalte Wasser strömen muß, wird er dabei zum Teil kondensieren, und der sich insgesamt einstellende Druck in der Druckschale ist wesentlich geringer. Große Schwierigkeiten in der konstruktiven Auslegung einer derartigen Anlage bestehen darin, daß sichergestellt werden muß, daß der Dampf wirklich durch das Wasser perlt und daß während des Durchtrittes des Dampfes eine ausreichende Herabsetzung seines Druckes bzw. eine ausreichende Kondensation eintritt. Nach den bekannten Vorschlägen drückt bei einem Reißen des Primärkreises der in der Umgebung des Druckgefäßes oder der geplatzten Primärleitung entstehende Dampf auf den Wasserspiegel des einen Schenkels des kommunizierenden Systems. Infolge des Dampfdruckes wird dieser Wasserspiegel gesenkt, bis der tiefste Punkt des kommunizierenden Systems erreicht ist. Dann kann der Dampf auf der anderen Seite nach oben strömen, wobei er durch das Wasser hindurchperlen muß. Der Nachteil einer derartigen Anordnung liegt darin, daß befürchtet werden muß, daß zur Beschleunigung der Wassersäule im kommunizierenden System zuviel Zeit benötigt wird und in der Zwischenzeit der Druck so hoch ansteigt, daß das System entweder zerstört wird oder trotz der getroffenen Maßnahmen doch für den hohen Druck ausgelegt werden muß. Die Zeiten, in denen der Dampf beim Platzen des Reaktordruckgefäßes aus diesem freigesetzt wird, können weit unter einer Sekunde liegen. Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß der Dampf um die Unterkante des kommunizierenden Systems herum einen durchgehenden Dampfschlauch bilden kann, der an einer einzigen Stelle des zweiten Schenkels hochschießt, so daß nicht genügend Zeit und keine ausreichende Möglichkeit zur Kondensation vorhanden ist.
  • Ferner wurde bereits vorgeschlagen, oberhalb des Reaktorkernes und innerhalb des Druckbehälters eine horizontale Trennwand anzuordnen. Oberhalb dieser Trennwand befindet sich eine Schicht kalten Wassers mit einer freien Wasseroberfläche. Dabei sind in der Trennwand Öffnungen mit Verschlüssen vorgesehen, die bei Überdruck aufreißen, so daß der Dampf die Wasserschicht durchströmen kann.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieses Vorschlages. Sie ist dadurch gekennzeichnui, daß die Trennwand teilweise oder auch vollständig aus zwei übereinanderliegenden Gitterrosten besteht und daß zwischen diesen beiden Gitterrosten eine flüssigkehsundurchlässige Folie angeordnet ist.
  • Radure'.? wird erreicht, daß die Zwischenwände bei Aui:oüen eines Überdruckes auf der Unterseite sehr leicht aufreißen, und zwar an möglichst fein verteilten Stellen. Darüber hinaus setzen die Zwischenwände, nachdem sie durch den Überdruck zerstört worden sind, der Druckwelle einen möglichst geringen Widerstand entgegen, da der verbleibende Querschnitt nach dem Aufreißen klein ist. Die Folie kann beispielsweise aus einem Aluminiumblech oder auch aus Kunststoff bestehen. Die Stege des oberen Gitters brauchen dabei aber keineswegs über den Stegen des unteren Gitters zu liegen zu kommen. Es ist aber auch möglich, das obere Gitter fortzulassen und die Folie an dem unteren Gitter geeignet zu befestigen, etwa durch Verschweißung, Vernietung, Verklebung usw. an bestimmten Gitterpunkten.
  • Zur Ausbildung einer sehr steifen Decke, um einerseits dem Gewicht des darüberstehenden Wassers und andererseits der Druckwelle standhalten zu können, werden Stücke derartiger Roste bzw. der vorgeschlagenen Doppelgitterroste in einen sehr steif ausgebildeten Rost mit großer Teilung eingelegt und befestigt.
  • Die besonderen Vorteile dieser Konstruktion bestehen darin, daß bei entsprechend enger Gitterteilung des unteren Gitters sehr dünne Folien verwendet werden können. Bei entsprechend enger Gitterteilung des oberen Gitters oder entsprechend enger Anordnung der Befestigungspunkte zwischen Folie und unterem Gitter platzt die Folie beim Auftreten des überdruckes unterhalb des Doppelgitters in sehr viele Einzelstücke, wodurch sofort eine ausgezeichnete Durchmischung des Dampfes mit der Flüssigkeit erreicht und die Bildung von großen Einzeldampfdurchbrüchen ohne Kondensation verhindert wird.
  • Um jedoch ein Aufreißen der Folien in den Zwischenwänden bei einem kleinen Leck des Primärkreises, bei dem sich nur langsam ein überdruck ausbildet, zu verhindern, wird weiter vorgeschlagen, die an sich bekannte Methode der Einleitung des Dampfes in ein Wasserbecken mittels Rohren mit der oben beschriebenen Anordnung zu kombinieren.
  • Solange nur ein kleiner Unfall sich ereignet und daher der Druckaufbau nur langsam vor sich geht, kann beispielsweise der Dampf durch diese Rohre in die Flüssigkeit hineingedrückt werden, die Luft hindurchströmen und der Dampf dabei kondensieren. überschreitet der Unfall eine gewisse Größe und findet der Druckaufbau schneller statt, so stellt sich in dem Dampfableitungsrohr ein größerer Druckabfall ein. Sobald der Druckabfall einen Wert erreicht hat, der größer ist, als zum Aufreißen der Zwischenwand erforderlich ist, wird diese Wand aufgerissen. Durch Dimensionierung der Rohre (Durchmesser, Anzahl und Eintauchtiefe) kann man von vornherein festlegen, bis zu welcher »Unfallgröße« von dem Druckunterdrückungssystem nur die Rohre ansprechen sollen bzw. von welchem Unfall an die Zwischenwände aufgerissen werden sollen.
  • Es werden daher Dampfableitungsrohre von dem Raum, in dem sich der Primärkreis befindet, zu der sich auf den Zwischenwänden befindlichen Flüssigkeit oder in getrennt angeordneten Becken geführt, derart, daß die Rohre in die Flüssigkeit eintauchen. Die Dampfableitungsrohre können aber auch an den Zwischenwänden befestigt werden. Die Rohre führen in diesem Falle durch die Flüssigkeit in den Raum oberhalb der jeweiligen Flüssigkeit und von dort mit einem Krümmer unter den Flüssigkeitsspiegel.
  • Mit dieser kombinierten Anordnung werden einmal die größten Unfälle beherrscht, und zum anderen wird bei kleinen Unfällen durch Vermeiden des Aufreißens der Zwischenwand nicht unnötig großer Schaden angerichtet.
  • Diese Zwischenwände lassen sich mit den Dampfableitungsrohren in mehreren Lagen übereinander anordnen. Einerseits können damit die Höhen der Wasserschichten und damit die Höhe des Druckaufbaus unterhalb dieser Wasserschicht vermindert werden, andererseits können diesen verschiedenen Zwischenwänden verschiedene Unfallgrößen zugeordnet werden, bei der die jeweilige Zwischenwand aufgerissen werden soll.
  • An Hand der Figuren soll der Erfindungsgegenstand näher erläutert werden In den F i g. 1 und 2 bedeutet 1 das Reaktordruckgefäß, 2 sind die Dampfableitungsrohre, die auch als Glocken ausgestaltet werden können. Auf der Zwischenwand 4, die als Rost mit einer Folie ausgebildet ist, befindet sich eine Flüssigkeit 3, die vorzugsweise aus Wasser besteht. Mit 5 ist die Reaktordruckschale bezeichnet.
  • In den F i g. 3 und 4 sind die Gitterroste dargestellt, die als Zwischenwände 4 verwendet werden.
  • Auf dem unteren Rost 6 ruht die Folie 7, die durch den oberen Rost S eingeklemmt ist. Die Flüssigkeit 9 wird durch die flüssigkeitsundurchlässige Folie 7 gehalten.
  • In F i g. 4 befinden sich Teilstücke 10 der Gitterroste in einem steif ausgebildeten Rost 11 mit großer Teilung.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Verminderung des beim Platzen eines in einem Druckbehälter befindlichen Teiles des Primärkühlkreises eines Kernreaktors entstehenden Dampfdruckes, welche innerhalb des Druckbehälters angeordnet ist und den entstehenden Dampf zur Kondensation durch kaltes Wasser leitet, bei der oberhalb des Kernreaktors eine horizontale Trennwand angeordnet ist, welche den Druckbehälter in zwei Räume abtrennt, wobei auf dieser Trennwand eine Schicht kalten Wassers mit einer freien Wasseroberfläche liegt und in der Trennwand Öffnungen vorgesehen sind, deren Verschlüsse bei einem durch Platzen des Primärkühlkreislaufes auftretenden überdruck aufreißen, so daß der Dampf die Wasserschicht durchströmt, nach Patent 1142 041, d a -durch gekennzeichnet, daß die Trennwand teilweise oder auch vollständig aus zwei übereinanderliegenden Gitterrosten besteht und daß zwischen diesen beiden Gitterrosten eine flüssigkeitsundurchlässige Folie angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teilstücke der Gitterroste sich in einem steif ausgebildeten Rost mit größerer Teilung befinden.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich in der Trennwand die an sich bekannten Einrichtungen zur Druckminderung angeordnet sind, bei denen der entwichene Dampf durch Rohre in die Wasser- Schicht strömt, und die so bemessen sind, daß bei kleinen Unfällen mit langsamem Druckanstieg die Folie noch nicht zerreißt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Dampfableitungsrohre in der Trennwand in den Raum oberhalb der Flüssigkeit führen und von dort aus mit einem Krümmer unter den Flüssigkeitsspiegel tauchen.
  5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Trennwände übereinander angeordnet sind, wobei die darüberstehenden Flüssigkeitsschichten unterschiedliche Höhe aufweisen können. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1142 041.
DEL35898A 1960-04-13 1960-04-13 Sicherheitsvorrichtung fuer die Druckschale eines Kernreaktors Pending DE1208017B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4131509A (en) * 1975-03-27 1978-12-26 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Pressure relief device for a nuclear reactor containment building

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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