DE1589657A1

DE1589657A1 - Behaeltersystem fuer Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1589657A1
Application number: DE19671589657
Authority: DE
Inventors: Frank Bevilacqua; West John Merle
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1966-12-29
Filing date: 1967-11-22
Publication date: 1970-04-09
Also published as: US3459635A; NL6717489A; CH465077A; BE708581A; DE1589657B2; GB1198090A; FR1552355A; ES348522A1; DE1589657C3

Description

Anmelder! Combustion Engineering Inc., Windsor* Connecticut, U,S₀A.

Behältersystevi tür Kernreaktoren

Bei einem Betriebeunfall eine« Keaktore rrnim» verhindert werden, dass die entströmenden radioaktiven Oase in die Atmosphäre entweichen.

Bis jetzt war β« üblich zu diese» Zweck an da« HeaktorgefUss einen Gaskessel anzuschllessen (US-Patentschrift Nr, 3 232 8*»3, 3 Ö5& 736)» Xn der XuIe± lang zum Ckteköseei waren Kondensatoren angeordnets danit die Gasbehälter nicht noch grHseer wurden als sie ohnehin schon sein müssen. Auch ist es bekannt, das Reaktorgefäss bei Dampfkraftwerken, sowie - auch das Dampferzeugergefäse teilweise geflutet »u iiütei.., 30 caes entweichender B&upf ssimttehst kondensiert und bei sohnellnni Druckanstieg durch Wasserverdrängune in das Danpferzeugergefäss eintritt und dort kondensiert (ÜS-Patentechrift Nr. 3 2ß7 326). Bei einem Gehif/ereaktor (britisch© Patentftührif♦. Nr* 909 193) X&t tii» Wand swifechen dem Reaktorpefäs« und dem Dampfkesselijefä*s als Kondensator ausgebildet. Bei überdruck im Reaktor- ß<af&ü» werden dieses, der Kondensator und der Dampfkeeselranm über Einspritzvorriclituneen geflutet. Der "btxmpf tritt in den Kondensator über Solibruchmembranen

Alle diese Ausführungen besitzen gewisse Nachteile. Die einen erFordern riesige Gasbehälter zur Aufnahme dee freigesetzten Ga«o«, Bei ä»n Schiffskesseln wird dagegen der gesamte Datnpf-

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erzeuger eineohllesalleh Reaktor geflutet, so dna· »loh zusätzliche SohUden und entsprechende Instandsetzungsarbelten ergeben, wenn nicht sogar eine vollständige Neueinrichtung erforderlich let*

Di· Erfindung stellt eich die Aufgab·, diese Nachteile zu ver· meiden und eine Siclterheitsanlage anzugeben, die kompakt gebaut ist und periodisch auf ihre Funktion geprüft werden kann.

Ittet diese Aufgabe duroh ein Behälter eye tern tür Kernreaktoren mit vom Druckkessel des Reaktors getrennten Kondensatoren, bei dem eine Anlage zur Umwälzung der BehUlteratmosphäre vorgesehen 1st, die dlo Kondensatoren enthält. Ausserdem sind die Kondensatoren vom Reaktorgefäea duroh Absperrorgan· isolierbar und so angeordnet} dass das Kondensat dem Reaktorkern wieder zugeführt vlrd»

Dl··· Anlage hat den Vorteil, dass die bekannten Gaskessel wegfallen, de ele durch Kondensation und Abkühlung (Jen Druck unter atmowphUren Druck senkt, so dass kein Gas entweicht. Durch Umwälzung der Behälteratmosphäre über «in· Dekontaminierungavorrichtung wird die Gefahr einer radioaktiven Verseuchung der Atmosphäre welter verringert» Ausserdem kann die Anlage durch Absperren einzelner Kondensatoren vom Reaktorgefass geprüft werden. Di© Notwendigkeit bei einem Unfall, den Reaktor selbst zu fluten entfUlIt₁ da das entstehende Gas schnell kondensiert und dekontaminiert wird und da das Kondensat zur Kühlung des Reaktorkerne verwendet werden kann.

Diese und weitere Vorteile der Krfimiung werden aus dar folgenden Beschreibung des bevorzugten AusfUhrungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnung ersichtlich. In dieser Zeichnung ist das Schema eines Kernkraftwerkes mit dem verbesserten Behaltersystem nach der Erfindung dargestellt.

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In dor Zeichnung sind gleiche Bauteile mit Gleichen Bezugeseichen versehen. Da β bevorzugte Ausführuncsbeiepiel besteht auβ einora vasser> moderierten Kernreaktor der mit 10 bezeichnet 1st· Zn einem Druckkessel sind der Reaktorkern und die für ihn erforderlichen Regelvorrichtungen enthalten. Die üblichen Vorrichtungen um dem Reaktor Wasser zuzuführen um« Dampf und/ oder We.seer vom Reaktor abzuführen #ind ebenfalle vorgesehen. Der Reaktor ist in einen Behälter 12 angeordnet, der einen Teil der BehlU testvorrichtung bildet und wie Üblich eine geeignet· Abschirmung Ik des Reaktore aufnimmtc

Ctan&ss der Brflndung ist «ins Vielzahl von Kesseln oder Behältern l6 vorgesehen, die entweder innerhalb oder ausaerhalb dee Behälters 12 angeordnet elnd* Die letztere Anordnung Int in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dargestellt« Diese Kessel koruHunialeren mit dem Inneren des Behülters 12 über die Leitung 18« Zn dieser Leitung ist ein normalerweise geöffnetes Abeperrventil 20 angeordnet. Vorzugswelse sind zwei oder raehr solcher Xeeeel 16 vorgesehen, so dass ein ausreichendes Volumen zur schnellen Druckminderung in der BehUltervorrichtung Eur Verfügung steht. Jeder der Keeeel 16 1st normalerweise zum Inneren des Behälters 12 direkt geöffnet und bei den dargestellten AusfUhrungsbelspiel kommuniziert die Leitung 18 mit dem Ton der Abschirmung Ik umschlossenen Raum.

Sind dl« Kessel 16 auessrhalb des Behälters 12 angeordnet, so ist ein» geeignete Abschirmung 22 vorgesehen. Es versteht sich, dass eine solche Abschirmung immer dann wenn notwendig und in der aus Sicherheitsgründen erforderlichen Stärke vorgesehen int.

Die BehUlter 16 bilden nicht nur einen Teil des Volumens der Behältervorrichtung, sondern ebenfalls einen Teil der Konden·

BAD

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•ierunßsanlage zur Kondensierung de· bei einem Betriebsunfall erzeugten üaiipfee und dienen eo zur schnellen Druckminderung in dem Uehaltereystam . Es versteht eich, dass bei Reduzierung dieses Drucks auf AtnoSphären-Druck die Möglichkeit eines Entstroraens radioaktiven Materials aus der Behältervorrichtung weltgehend vermindert ist und wenn der Druck unterhalb Atmosphären«Druck gesenkt werden kann, besteht diese ichkcit überhaupt nicht mehr.

Die Konuensierung des be*i einem Betrinbsunfall erzeugten Dampfes geschieht durch Einführung eines Kondensierungsmediume in den Kessel 16. Die einfachste Möglichkeit besteht darin, Wasser in Form eines feinen Nebele in den Danpf einzusprühen, dor pich in dem behälter 16 eanmeltr Bei den dargestellten Ausiührungsbcispiel geschieht dies dadurch» dass Wasser von einem erhöhten Speiehertank Zk den SpritzdUsen 26 im Kessel zugeführt wird, Das Wasser strömt über die leitung 28. die ein motorbetriebenes Regelventil 30 und ein Absperrventil 'J2 enthalte D4· Regelventil 30 kann automatisch in Abhängigkeit vom Druckanstieg im Kessel 12 bei einer Beeohädigung den Reaktordruckkeseels oder anderer Vorrichtungen betrieben werden, die Dampf in den Kessel 12 aueströmen lassen. Das Ventil 30 kann auch durch andere automatische Regelvorrichtungen betrieben werden, die auf einen solchen Betriebs-» Unfall ansprachen oder aber auch manuell bedient werden. Beim Öffnen des Ventils 3<> vir-d Wasser in «ien Kensei 16 über die Fpritzdüsen 26 eingeführt und so der Dampf in diesen Kessel kondensiert. Dadurch wird der Druck im Behälter reduziert und entsprechend eine weitere Dampfzufuhr zu diesen Beliälter verursacht. Das letzte Ergebnis dieses Betriebs ist «in.: tchnolle Reduzierung des Drucke in dia. ganzen Beliältersystem und mit dieser Anlage kann der Iruok dicht an den vor aem Betriebsunfall bestehenden Wort, näralich dicht an Atmosphären-Druck, gebracht warden, Dei den dargestellten AueführuneebGi:«piel fuhren die Leitui-^en J.8 abwärt« ""OVJ Behälter 26 zum Reaktor im Behälter .12* Auf ditr.e \i_cisr

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kann dtβ während de« Betriebe der Konriensatlonsanlace Im Kessel 16 entstehende Kondenswasser vom Kessel ±6 zum Reaktor abfllessen und die KUhIUn₁-, des Reaktorkern« unterstützen.

Der Betrieb dte-ser Kondensierungeanlage kann periodisch dadurch geprüft werden, dass das Sperrventil 20 geschlossen und das Ventil 30 geöffnet vird, so dass das richtige Arbeiten dieser Anordnung unter tatsächlichen Betriebsbedingungen geprüft werden kann. Zu diesen Zweck ist ein Abzug 34 mit einem Ventil 35 vorgesehen, der das in <ien Behälter 16 zugeführte Wasser abströmen läset» Dleee Kondensierungeanlage steht im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, bei denen Einapritzer in den gross en Behälter vorgestien sind,und es unmöglich war, einen Test unter Verwendung de« Konriensierungsmedlums durchzuführen wegen der Möglichkeit der Beschädigung von Vorrichtungen, dls diesem Medium ause*e*tz* werden*

Zur Kntfermmg radioaktiver Produkte aus der Behälter at Biosphäre nach einem Betriebsunfall ist eine Uanräl»anlage vorgesehen, mit der diese Atmosphäre durch Filter- und Reinigungsvorrichtungen zirkuliert werden kann, Diese Anlage besteht aus einer Pumpe 36, deren Einlass mit dem oberen Ende des Kessel.l6 über das Ventil 38 verbunden 1st und deren Auslas» atit dem oberen End© «lee Behälter· 12 über die Filter- und Reinieunßsvorrichttmgen ko, die Leitung 42 und das Ventil 44 kommuniziert» Es versteht sich, dftee Jeder uer Kessel 16 mit einer »olchen Umwälzanlage versehen ist oder wenigstens zusammen mit einem oder mehreren anderen Kesseln an eine gemeinsame UrawfeM.«anlage angeschlossen ist.

Nach öffnen der Ventil© 38 und 44 kann die Atmosphäre in der Behälteranlage duroh die Filter- und Reinigungsvorrichtungen umgewälzt werden und dabei ihre Radioaktivität sehr schnell und sohliesslich auf einen solchen Wert reduziert werden, dass sie über di» Leitung 42 u/vi ein geeignetes Ventil 46 in einon Abzug abgeführt werden kann* Die Filter- und Reinigungs-

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vorrichtungen kO ktSnnen au« Üblichen Vorrichtungen asur Entfernung radioaktiver Materialien au· Oasen bestehen.

Zur weiteren Druckreduzierung in den I)ehälter»yeteni kann in der Uralaufanlage ein Wärmeavistauscher kj vorgesehen sein, der die Temperatur der Atmosphäre saduziert „ Auf diese Weise 1st es möglich, durch Reduzierung der Tenperatur den Druck geringfügig unter Atmosphären »Druck zu bringen» Dieser Värroeaustaueoher kann z_c B₀ eine Kältemaschine sein° Ausserdem dient au oh die Einspritzung Über die Düsen 26, während der Umwälzung der Atmosphäre durch die Anlage zur Reduzierung der Tenperatur und dementsprechend auch des Drucke=,

£s wl$d bemerkt; dass der Wasserspeichertank genügend hoch angeordnet sein sollte, um die Einspritzung von Wasser über die Düsen 26 auoh gegen den maximal erwarteten Druckanstieg im Behälter 16 zu gewährleisten. Falls erforderlich, kann eine Pumpe In der Leitung 28 angeordnet sein, wodurch eine erhöhte Anordnung des Tanks wegfallen kann* Weiterhin wird bemerkt, dass die Einspritzanlage kontinuierlich betrieben werden kann, so dass das Wasser kontinuierlich vom Behälter 16 abgezogen und über eine l'umpe dem Tank Zk wieder zugeführt wird. Dazu wäre erforderlich, dass die Leitung 18 gegen die Verbindungsstelle mit der Abzugsleitung 34 geneigt verläuft so dass das vom Behälter 16 abfliessende Wasser nicht über die Leitung 18 dem Reaktor zugeleitet wird.

Anstelle der Einspritzung zur Kondensierung des Danpfc* im Behalt«r 16 können andere geeignete Kondensierungaanlage verwendet werden, obwohl Jedοoh eine Einspritzung extrem leietungs fähig und ausaerdem unkompliziert zux Erzielung der erferder« liehen Komi ensationswirkung 1st.

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Dl· Radioaktivität der Atmosphäre in der Beh&ltervorrichtune kann βtändle durch Gerät· kb Uberw; cht werden, dl· anzeigen, wenn sie über einen geeigneten ) α min duroh öffnen des Ventil« k6 sicher abgeführt werden kann.

Diese Vorriclituneen zur Zirkulierunc der radioaktiven Atmosphäre und zur lieduzierunc des Drucks in der beliftltervorriclitune «ines Kernreaktors sind besonders verwenduncsffihic fUr einen Multlreaktorkraftwerk, bei dei. die Kessel 16 an mehr als einen Reaktordruokkessel angeschlossen sein können so dass eine wirtschaftlich einstige Anordnung getroffen ist.

Anlagst 7 Patentanspruch·

1 Blatt Zeichnungen mit 1 Figur

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Claims

Patentanspruch·

1·) Bohältsrsystem für Kernreaktoren mit vom Druckkessel de· Reaktor· getrennten Kondensatoren» daduroh gekennzeichnet, da·· eine Anlage «ur Umwälzung der Reaktoratmoophäre vorgesehen 1st, die dl· Kondensatoren enthält.

2«) Behältersyatem naeh Anspruch 1» daduroh gekennzelehnet, dass die Kondensatoren in der Umwälzanlage duroh Absperrventile vom Reaktordruckgefäß· isolierbar sind.

3·) Behält er eye ton nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, dass das Xondonsat Über eine Falleltune <*em Reaktordruckgefäes wieder zugeführt wird.

k») Behältersystem naoh Ircendeinem der vorstehenden Anai-r(lohe, daduroh gekennselohnett das· Vorrichtungen vorgesehen sind, velohe die Kondensatoren in Betrieb setsen, wenn der Gas· druok in ihnen einen Sollwert erreicht.

5») Behältersystem naoh irgendeinem der vorstehenden AneprUohe, daduroh gekennseichnet, dass die Kondensatoren nit BInsprltsunc arbeiten und der Torratsbehtllter für das BInsprltBmedium oberhalb von ümuui angeordnet 1st.

6·) Behältersystem naeh irgendeinem der vorstehenden AneprUohe« dadurch gekennzeichnet, dass in der Umwäleanlac· eine CUhIanlage vorgesehen let.

7.) BehUlterayetem naoh irgendeinem der vorstehenden AneprUohe, daduroh gekennseIchnet, dass in der Umvälzanlage eine Dekontaminierungsvorrlehtunc vorcesehen 1st.

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