DE1489950B1

DE1489950B1 - Notkondensationsanlage fuer dampfgekuehlte Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1489950B1
Application number: DE19651489950
Authority: DE
Inventors: Ludolf Dipl-Ing Ritz
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1965-11-15
Filing date: 1965-11-15
Publication date: 1970-01-29
Also published as: FR1501264A; BE689783A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Notkondensations- Reaktors und der Umgebung gefährden, ohne eranlage für dampfgekühlte Kernreaktoren, bestehend höhte Kontaminationsgefahr für das Reaktorgebäude

aus einem teilweise mit Wasser gefüllten Behälter abgefangen werden können.

und einer mit Hilfe eines Ventils absperrbaren Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geDampfleitung, deren eines offenes Ende in das 5 löst, daß der Notkondensationsbehälter innerhalb Wasser des Behälters hineinragt und deren anderes eines die Spaltzone und den Dampferzeuger umge-Ende in den Heißdampfbereich des Kernreaktors benden thermischen Schildes angeordnet ist, der mündet. selbst mit Abstand von einer biologischen Abschir-

Bei dampfgekühlten Reaktoren, insbesondere bei mung vollständig umschlossen ist, und daß die Heißdampfreaktoren, wird der in der Spaltzone er- io Dampfleitung an ihrem in den Heißdampfbereich zeugte Dampf, der unter hohem Druck und unter mündenden Ende ein druckempfindliches Sicherheitshoher Temperatur stehen kann, häufig direkt, d. h. ventil aufweist. Das Sicherheitsventil wird dabei ohne Zwischenschaltung eines Sekundärkreislaufes, vorteilhafterweise über eine Regeleinrichtung in Abeinem Nutzaggregat zugeführt. Bei Betriebsstörungen, hängigkeit vom Druck des Heißdampfes gesteuert. z.B. plötzlichem Ausfall des Nutzaggregates, kann 15 Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an der Dampfdruck infolge unzureichender Kühlung Hand der Zeichnung erläutert:
unzulässig hohe Werte annehmen. Ein Abblasen des Die Figur zeigt die Anlage schematisch im Längs-Dampfes nach außen über Sicherheitsventile am schnitt. Wie daraus hervorgeht, umgibt der ther-Druckbehälter sollte aber möglichst vermieden wer- mische Schild 1 den Heißdampfbereich 2 mit der den, damit es zu keiner radioaktiven Verseuchung so Spaltzone 3, den Dampferzeuger 4 und den Notbehäldes Reaktorgebäudes kommen kann. ter 5. Der Notbehälter 5 ist in dem der Spaltzone 3

Es ist aus der britischen Patentschrift 889 042 und abgewandten Bereich an den Dampferzeuger 4 angeaus der belgischen Patentschrift 566 119 bekannt, schlossen. Die mit einem druckempfindlichen Sicher-Druckbehälter von gasgekühlten Reaktoren mit dop- heitsventil 6 versehene Dampfleitung 7 durchdringt pelten oder mehrfachen zusätzlichen Hüllen zu ver- 25 den Dampferzeuger 4 und ist in dessen Bereich unter sehen. Die Zwischenräume zwischen diesen einzelnen Einhaltung eines Abstands koaxial von einem Rohr 8 Hüllen dienen dabei unter anderem dazu, Gasvolu- umgeben, wobei in dem Zwischenraum ein Teil des in mina, die bei plötzlichen Betriebsstörungen austreten der Spaltzone 3 erzeugten Heißdampfes offen in das können, abzufangen bzw. zu kontrollieren. Diese im Dampferzeuger 4 befindliche Kondensat geführt Sicherheitseinrichtung ist jedoch für dampfgekühlte 30 ist. Um durch die Dampfleitung 7 abgebrannte oder Reaktoren und vor allem für mit Heißdampf betrie- beschädigte Brennelemente mit einem Manipulator 9 bene Reaktoren in mehrfacher Hinsicht unzurei- in den gleichzeitig als Absetzbecken dienenden Notchend: Bei fortschrittlichen heißdampfgekühlten Re- behälter 5 transportieren zu können, ist der Durchaktoren treten nämlich gegenüber gasgekühlten Re- messer der Dampfleitung 7 größer bemessen als der aktoren im Primärkreis wesentlich höhere Drücke 35 Durchmesser der Brennelemente, so daß zwischen auf. Diese höheren Drücke bedingen in gleichem Leitungswand und Brennelement ein Ringspalt zur Verhältnis größere Auffangvolumina, wodurch bei Führung eines Kühlmittels verbleibt,
obigem Prinzip die Anlagen erheblich größer gebaut Der thermische Schild 1 hat im Bereich des Dampfwerden müßten. Außerdem bilden sich Kondensate erzeugers 4 im wesentlichen die Form einer Kugel, in den Hohlräumen, deren Beseitigung mit anschlie- 40 die in dem die Spaltzone 3 umgebenden Heißdampfßender Dekontamination sehr umständlich ist. Letzt- bereich 2 in einen offenen Zylinder und auf der gelich werden die in den Zwischenäumen möglicher- genüberliegenden Seite in einen geschlossenen, den weise angeordneten Maschinen durch diese Konden- Notbehälter S bildenden Zylinder übergeht. Kugel sate erheblich kontaminiert und unter Umständen und Zylinder sind aus mehreren, in Abstand gehalunbrauchbar. Im übrigen wird der Reaktor selbst 45 tenen Schalen aufgebaut, zwischen denen Schichten durch diese Maßnahmen nicht vor Beschädigungen aus wärmedämmendem Material eingebracht sind, geschützt. Außerdem sind Kugel und Zylinder durch je einen

Aus der deutschen Auslegeschrift 1170 563 ist dickwandigen Boden 10 bzw. 11 voneinander genun eine Einrichtung bekannt, die diese Nachteile trennt, in den die einzelnen Stirnkanten der Kugelvermeidet. Nach dieser Erfindung ist einem dampf- 50 bzw. Zylinderschalen eingeschweißt sind. Der gekühlten Reaktor mit Überhitzerteil eine Not- Boden 10 ist dabei gleichzeitig als Abschirmplatte kondensationsanlage, bestehend aus einem zum ausgebildet, so daß bei abgeschaltetem Reaktor der Hauptkreislauf parallelgeschalteten Notkühlkreislauf unterhalb dieser Platte liegende Teil zugänglich ist. und einem mit Wasser gefüllten Notkondensations- An dem Boden 10 sind Halteelemente 12 angebehälter, zugeschaltet. Da aber die einzelnen 55 lenkt, über die der thermische Schild 1 an dem bio-Komponenten dieser Notkühlanlage räumlich von- logischen Schirm 13 aufgehängt ist. Der biologische einander getrennt sowie durch lange Leitungen und Schirm 13 dient gleichzeitig als Druckbehälter. Er mehrere Absperrorgane untereinander verbunden besteht aus Spannbeton und ist in der Hauptlängssich außerhalb des Reaktors befinden, ist bei Undich- und Querachse symmetrisch aufgebaut. In Längstigkeiten oder Defekten an denselben mit einem Aus- 60 richtung ist er rotationssymmetrisch von etwa parabeltritt von radioaktiven Stoffen und damit einer Kon- förmigen Spannelementen 14 durchdrungen, während tamination der Anlage zu rechnen. Außerdem ge- in den Querschnittsebenen kreisförmige Spannelelangt über den Notbehälter das radioaktive Konden- mente 15 eingesetzt sind. Dadurch und durch die sat des primären Kühlmediums nach außen in die Symmetrie ergibt sich eine besonders gefällige und Abwassertanks. 65 bezüglich der auftretenden Spannung günstige Kon-

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine mög- struktion des Druckbehälters. Der Abstand zwischen

liehst kompakte Notkondensationsanlage zu schaffen, Innenwand des biologischen Schirmes 13 und Außen-

in welcher Druckerhöhungen, die die Sicherheit des wand des thermischen Schildes 1 ist so bemessen, daß

ein großer Teil der radioaktiven Strahlung in diesen Zwischenraum absorbiert wird, wenn dieser mit Wasser gefüllt wird. Das Innere des biologischen Schirmes 13 ist über Strahlenschutzöffnungen, die normalerweise mit Stopfen 16 gasdicht verschlossen sind, zugänglich. Etwa in Höhe des Notbehälters 5 hat der biologische Schirm 13 eine Schulter 17, die auf einem Fundament 18 gelagert ist, wobei das untere, zylindrische Ende des Schirmes durch eine Aussparung im Fundament 18 frei hindurchragt. Sowohl das Wasser, das den thermischen Schild 1 umgibt, als auch das Wasser im Notbehälter 5 ist an außerhalb der Anlage angeordneten Kühleinrichtungen (nicht dargestellt) über die Leitungen 19 bis 22 angeschlossen. Der in der Spaltzone 3 erzeugte Heißdampf und der zu überhitzende Sattdampf ist in koaxialen, den biologischen Schirm 13 durchdringenden Leitungen 23, 24, 25 geführt, wobei die innerste Leitung mit dem Heißdampf beaufschlagt ist. Dadurch wird außer der Schonung des Spannbetons, der im allgemeinen keine allzu hohen Temperaturen verträgt, erreicht, daß der zu überhitzende Sattdampf vor seinem Eintritt in die Spaltzone 3 getrocknet wird.

Bei sehr hohen Betriebsdrücken ist es meist erforderlich, Zwischenüberhitzer vorzusehen. Es wird daher vorgeschlagen, in dem Wasser zwischen thermischem Schild 1 und biologischem Schirm 13 die Zwischenüberhitzer 26 anzuordnen, die über Heißdampfleiter 27 bzw. 28 mit der Heißdampfzone und dem Dampferzeuger und über koaxiale Leitungen 29, 30 mit den Nutzaggregaten (nicht dargestellt) verbunden sind. In diesem Fall ist der die Heißdampfzone 2 umgebende Zylinder zweckmäßigerweise geschlossen. Der Druck des den thermischen Schild 1 umgebenden Wassers wird dann etwa auf derselben Höhe wie der Druck des in den Zwischenüberhitzern zu überhitzenden Dampfes gehalten. Durch diese Maßnahme erübrigen sich zusätzliche Abschirmmaßnahmen und Heißdampfrohre, außerdem brauchen die Zwischenüberhitzer nicht als Druckbehälter ausgeführt werden.

Der wesentliche mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht darin, daß ohne zusätzliche Abschirmmaßnahmen und mit einem Minimum an apparativem Aufwand bei einem Druckanstieg des Dampfes eine Gefährdung der Anlage weitgehend vermieden wird, da in integraler Bauweise die wesentlichen, kontaminationsgefährdeten Komponenten der Sicherheitsanlage innerhalb des gleichzeitig als Druckbehälter ausgebildeten biologischen Schirmes zusammengefaßt sind. Außerdem steht mit dem Notbehälter eine Einrichtung zur Verfügung, die auch als Absetzbecken für die Zwischenlagerung bestrahlter Brennelemente verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Notkondensationsanlage für dampfgekühlte Kernreaktoren, bestehend aus einem teilweise mit Wasser gefüllten Behälter und einer mit Hilfe eines Ventils absperrbaren Dampfleitung, deren eines offenes Ende in das Wasser des Behälters hineinragt und deren anderes Ende in den Heißdampfbereich des Kernreaktors mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Behäl-

60 ter (5) innerhalb eines die Spaltzone (3) und den Dampferzeuger (4) umgebenden thermischen Schildes (1) angeordnet ist, der selbst mit Abstand von einer biologischen Abschirmung (13) vollständig umschlossen ist, und daß die Dampfleitung (7) an ihrem in den Heißdampfbereich mündenden Ende ein druckempfindliches Sicherheitsventil (6) aufweist.

2. Notkondensationsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine das Sicherheitsventil (6) in Abhängigkeit von dem Druck des Heißdampfes steuernde Regeleinrichtung.

3. Notkondensationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (5) in dem der Spaltzone (3) abgewandten Bereich an den Dampferzeuger (4) angeschlossen ist, durch den die Dampfleitung (7) hindurchgeführt ist, und daß die Dampfleitung (7) unter Einhaltung eines Abstands koaxial von einem Rohr (8) umgeben ist, wobei in dem Zwischenraum bei Normalbetrieb ein Teil des in der Spaltzone (3) erzeugten Heißdampfes offen in das im Dampferzeuger (4) befindliche Kondensat geleitet wird,

4. Notkondensationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Dampfleitung größer als der der Brennelemente aus der Spaltzone (3) ist, so daß beim Transport von Brennelementen in den gleichzeitig als Absetzbecken dienenden Behälter (5) zwischen Brennelement und Leitungswandung ein Ringspalt zur Führung von Dampf verbleibt.

5. Notkondensationsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Reaktor umgebende thermische Schild (1) im Bereich des Dampferzeugers (4) die Form einer Kugel aufweist, die in dem die Spaltzone (2) umgebenden Heißdampfbereich in einen offenen Zylinder und auf der gegenüberliegenden Seite in einen geschlossenen, den Behälter (5) bildenden Zylinder übergeht.

6. Notkondensationsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kugel und Zylinder aus mehreren in Abstand gehaltenen Schalen aufgebaut sind, zwischen denen Schichten aus wärmedämmendem Material eingebracht sind.

7. Notkondensationsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel von den Zylindern durch je einen dickwandigen Boden (10 bzw. 11) getrennt ist, in den die einzelnen Stirnkanten der Kugel- bzw. Zylinderschalen eingeschweißt sind.

8. Notkondensationsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Boden (10) zwischen Heißdampfzone (2) und Dampferzeuger (4) Halteelemente (12) angebracht sind, über die der thermische Schild (1) an dem biologischen Schirm (13) aufgehängt ist.

9. Notkondensationsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der als Druckbehälter ausgebildete, Reaktor- und Notkondensationsanlage einschließende, in der Hauptlängs- und Querachse symmetrisch aufgebaute biologische Schirm (13) aus Spannbeton besteht, der in Längsrichtung rotationssymmetrisch von etwa parabelförmigen Spannelementen (14) durchdrungen ist, während in mehreren Querschnittebenen, insbe-

sondere im Bereich der zylindrisch ausgebildeten Behälterenden, kreisförmige Spannelemente (15) eingesetzt sind.

10. Notkondensationsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gasdichte und korrosionsbeständige Innenwand des biologischen Schirms (13) in Abstand der äußeren Form des thermischen Schildes (1) folgt.

11. Notkondensationsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseite der zylindrischen Enden des biologischen Schirms (13) mit lösbaren Strahlenschutzstopfen (16) ausgerüstet sind.

12. Notkondensationsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der biologische Schirm (13) auf der Höhe des Behälters (5) eine in einzelne Segmente unterteilte Schulter (17) aufweist, die beweglich auf einem Fundament (18) gelagert ist, ao wobei das eine zylindrische Ende des Schirms durch eine entsprechende Aussparung in den Fundamenten (18) frei hineinragt.

13. Notkondensationsanlage nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen thermischem Schild (1) und biologischem Schild (13) mit Wasser, welches unter dem Druck der Heißdampfzone (2) steht, gefüllt ist und zusammen mit dem Behälter (5) an außerhalb der Reaktoranlage befindliche Kühleinrichtungen angeschlossen ist.

14. Notkondensationsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wasser zwischen thermischem Schild (1) und biologischem Schirm (13) Zwischenüberhitzer (26) angeordnet sind, die über Heißdampfleitungen (27, 28, 29) mit der Heißdampfzone (2) bzw. dem Dampferzeuger (4) und über koaxiale, dem biologischen Schirm durchdringende Leitungen mit den Nutzaggregaten verbunden sind.

15. Notkondensationsanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spaltzone umgebende zylindrische Teil des thermischen Schildes (1) geschlossen ist und daß der Druck des Wassers zwischen thermischem Schild und biologischem Schirm etwa dem Druck des teilentspannten, in den Zwischenüberhitzern (26) zu überhitzenden Dampfes entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen