DE1614547A1 - Druckunterdrueckungssystem fuer Schwerwasserkernreaktoren - Google Patents

Description

Druckunterdrückungssystem fur Schwerwasserkernreaktoren

Die vorliegende Anmeldung bezieht sieb auf ein DruGkunterdEük-* kungssystem für Schwerwasserkernreaktoren .mit durch Platzmembranen abgeschlossenem Primäranlagenraum und Kondensation e¥tl.\ austretenden Schwerwasserdampfes in einer Wasservörlage.

Reaktoranlagen mit einem derartigen DruckunterdrUckungssystem haben den Vorteil, daß beim Austritt von Primärkühlmittel in die Umgebung z.B- infolge eines Rohrbruches_?das Eigentliche■*-.. Reaktorgebäude praktisch nicht vom dampfförmigen Primärkühl-

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mittel erfüllt und unter Druck, gesetzt wird, da dieses zunächst gezwungen wird, durch ein Kondensationsbecken su strömen, in dem es durch das Wasser abgekühlt und wieder in den flüssigen Zustand gebracht wird. In das eigentliche Reaktorgebäude gelangt somit praktisch nur noch die vom dampfförmigen Kühlmittel njit*- gerissene Luft. Der dadurch bedingte Druckanstieg ist aber nur sehr klein im Gegensatz zu Anlagen ohne Druckunterdrückungssystem in Volldruckgebäuden, deren Festigkeit so groß sein muß, daß sie den bei einem solchen Unfall auftretenden Drücken gewachsen sind. ·

Die bekannten Druckunterdrückungssysteme bestehen alle im wesentlichen aus einem dichten Reaktorraum, in dem alle zum Primärkreis gehörenden Komponenten angeordnet sind, sowie aus einem Kondensationsbecken. Dieses kann z.B. außerhalb oder innerhalb des eigentlichen Reaktorgebäudes angeordnet sein. Mit' Überströmlei- ■ tungen ist der Reaktorraum mit dem Kondensationswasserbecken verbunden. Diese Leitungen sind während des normalen Betriebes durch Platzmembranen oder Klappen abgedichtet, die sich erst beim Auftreten eines bestimmten Druckes im Reaktorraum von selbst öffnen«

Es ist weiter bekannt, die Reaktorraumluft zum Zwecke der "Raum«- -■ temperierung umzuwälzen und zu kühlen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Luft wird dabei so eingestellt» daß kleine Leckagen aus dem Primärkreis im Healitorrnura durch die Luft aufgenominsn und über el neu Kondensator vieler abgeüohiedea werd&n kÖKßen* Bieres

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eeftr ilttereeeant, da Merdiirch das sehr teure schwere Waeaer

■_t. wifeder sahnell aurückjgeiipnnen werden kann.

im irimlreyätern diesea Kernreaktora Leckagen auf, welche die Belstungafähtgkeit des Kondensationssyeteins der Belüftungseinrichtung Übersteigen, ao erhöht sich der Druck im Realttorritum. iöei einem ^bestimmten Wert öffnen sich die Platzmembraneii bzw, die Überetrömkleppen und daei Dsmpf-Waeser-I.uft-Gemiech kann durch die Überströmleltungenin das Kondensationsbecken strömen, wo es aus einem unter Wasser liegenden Düsen*- syetem fein v*rtailt austritt undVauf diese Art und Weise durch das ÜmgebungsV/aeser kondensiert werden kann. Die Wassermenge des Kondensationsbeckens ist in der Regel nur für den maximal denkbaren Schadensfall ausgelegt\ sie ist also sehr groO* Bei Schwerwa6serreaktor<Bii wird im Falle eines derart großen Schadenfalles das Leicht- bzw. Schwerwassergemisch des Kondensationsbeckens eine Schwerwesserkonzentration aufweisen, welche das Wiederaufbereiten zur Rückgewinnung des schweren Wassers lohnt. Die Aufbereitungskosten hängen^ im wesentlichen von der Konzentration und von der Menge ab. Das Kondensationsbecken mit schwerem Wasser zu füllen verbietet sich aus KoetengrUnden von selbst, in diesem Fall wurden sich keine Schwierigkeiten ergeben, da die Wiederaufbereitung lediglich den Charakter einer Reinigung hätte»

Schwere Unfälle, wo praktisch der größte Teil des schweren Wassers in Dampf form übergeht und kondensiert werden muß-, kommen sehr selten vor. Häufiger besteht jedoch die Möglichkeit, daß durch kleinere Leckagen oder durch kurzzeitige Ündiclrtigkeiten

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nur eine geringe Menge Schwerwaöeer frei wird, die dann ebenfalls in der Leichtwasserfüllung des Kondensationsbeckens auf·*· gefangen wird. Die Anreicherung des leichten -Wasser« durch eint

kleinere Menge schweren Wassers ist aber nur sehr'gering, so daß eine Wiederaufbereitung, d.h. eine Trennung von schwerem und leichtem Wasser, nur mit einem Kostenaufwand möglich wäre« der den Anschaffungspreis einer .Ersatzmenge schweren Wassers nahekommt bzw. übersteigt.. D.h. aber nichts anderes, als daß das bei kleineren Undichtigkeiten austretende schwere Wasser praktisch vollständig verlorengeht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch derartige .Verluste an schwerem Wasser durch eine Verbesserung des bisherigen Druckunterdrückungssystems zu vermeiden und damit den Betrieb des Reaktors selbst wirtschaftlicher zu gestalten, da kleinere Schwerwasserverluete nicht mehr im · bisher üblichen Maße mit einkalkuliert werden müssen. Erfindungsgemäß ist wenigstens einer der durch Platzmembranen verschlossenen Abgänge des Primäranlagenraumes mit einer Membran '· " bzw. einer Klappe geringeren Anspreehdruckes als die übrigen · versehen und führt zu einem im Vergleich zur normalen Wasservorlage für die Aufnahme geringer Mengen schweren Wassers teilweise mit Wasser gefüllten Kondensationsbehälter.

Durch diese Einrichtung spricht also sozusagen vor dem normalen Hauptdruckunterdrückungssystem ein kleines Druckunterdrückungesystem an, dessen kleines Kondensationsbecken für die Aufnahme des bjei kleineren Undichtigkeiten auftretenden Schwerwasser-

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dampfes geeignet ist. Enthält dieses Köndensationötsööken einie Wasservoriage aus leichtem Wasser» so wird sich eine verhältnismäßig hohe Konzentration des kondensierten schweren Wassers einstellen, so daß eine Wiederaufbereitung löhnend ist. Verwendet man jedoch als Vorläge schweres Wasser - bzw. in besonders vorteilhafter Weise solches* das- auf seine Aufbereitung wartet,-also nicht mehr hochrein ist - so spielt die Köstenfrage für die Wiedergewinnung hochreinen schweren Wassers keine g"roße Rolle mehr» so daß ein effektiver Verlust an schwerem Wasser •kaum eintreten wird« Die Köndensätioriswirkung dieser kleinen Wasservörlage kaftn durch eine Kühleihrichtung mit einem eigenen Kühlkreislauf noch unterstützt werden, auch ist es möglich, dieses kleine Kohdensätijbnöbecken in das normale einzusetzen, so daß die Wandungen desselben vöiö leiöhten Wassei,des Häüptkondensätionsbeckens direkt gekühlt werden, eine eigerie Kühlöisö in Wegfall komöit.

Sollte die austretende Menge des sehwereii Wassers die Aufnahmefähigkeit dieses kleinen Köndensätiönsbehäiterä überschreiten, so kann durch eine automatisch wirkende Riinpe - z.B. Abhängigkeit des Wasserstandes -laufend der entstehende Überschuß an Wasser aus diesem Becken in einen Vorratstank abgepumpt werden. Hs igt weiterhin zweckmäßig, dieses Kondensatibnsgefäß mit einer Überströmleitung zu versehen, die unterhalb des Wasserspiegels des Hauptkbn'öensationsbeckens in Düsen äusiaündtt, so daß eiäe evtii überströmende Menge von, ächwirwösserdampf im Hauptkondensatlönsbehälter endgültig kondensiert wirdi Diesi wird aber erst "bei einem größeren Unfall eintreten, bei dem^ sich dann du

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den höheren Druckanstieg im'Reaktorraum auch die Übrigen Platz-. membranen bzw. Dichtklappen öffnen und auch die normale Hauptkondensationsanlage in Tätigkeit tritt*

Zur besseren Verdeutlichung dieser beschriebenen Einrichtung sei auf die Figuren 1 und 2 verwiesen, die beide einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Reaktoranlage einschließlich des zugehörigen Gebäudes darstellen. Der eigentliche Kernreaktor, der sich innerhalb des Reaktorraumes 2 befindet, ist mit 1 bezeichnet. Die Wandung des Reaktorräumes 2 besteht normalerweise aus dicken Betonwänden 3, die gleichzeitig auch als biologische Abschirmung dienen. Dieser Raum umfaßt praktisch den gesamten Primärkühlmittelkreis des Reaktors. Um diesen Reaktorraum 2 herum sind die übrigen Anlagen des Kernkraftwerkes angeordnet, ■jedoch in diesen Figuren aus Ubersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt. Lediglich die äußere Stahlhülle 5 des Reaktorgebäudes ist sehematisch angedeutet. Im unteren Teil dieses Reaktorgebäudes befindet sich das Hauptkondensationsbecken 9 der normalen Druckunterdrückungsanlage. Der Reaktorraum 2 ist mit dem Hauptkondensätiönsbecken durch Leitungen 7 verbünden, die durch Platzmembränen oder überströmklappen 6 im Normalfall gegenüber dem Reaktorraum 2 abgedichtet sind. Unterhalb des Wasserspiegels des Beckenwassers sind diese Überströmleitungen 7 mit Sprühdüsen 8 zur Verbesserung der Kondensation des in die Wasservorlage eintretenden Sehwerwässerdampfes aus den Primäranlagen des Reaktors ausgerüstet. In den Anlagenraum 4 gelangt somit nur noch die aus dem Reaktorraum 2 durch den Dampf mitgerissene Luft, so daß auch im Falle eines schweren ' ,

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Reaktorsetodens kein größerer Druckanstieg und damit keine größere Belastung für die Stahlhüll« 5 des Reaktorgebäuäes zu befürchten ist* Für die geschilderten kleineren Schwerwaseerleckagen ist ein Kondensationsbehälter 10 vorgesehen, der ebenfalls in seiner .Wasservoriage Sprühdüse» 11 enthält, die mit ihrer zugehörigen Leitung 70 mit einer schon bei niedrigeren Drückenansprechenden Platzmembrane 61 in Verbindung eteht. Der Kondensationsbehälter 10 ist außerdem mit einer Hilfskühlanlage 12 versehen* deren Anschlußleitungen 13 zu den anderen» nicht dargestellten, feilen des Kühlkrei'slaufes führen. Eine tSberströmleitung 71 führt aus diesem Kondensationebehälter 10 in das Hauptkondensationsbecken 9 und endet dort wieder.in Einsprühdüsen 81» Über die leitung H und eine Pumpe 15, die eich in Abhängigkeit z.B. des Wasserspiegels innerhalb des Behälters 10 automatisch ein- und ausschaMeti kann der Wasserspiegel in seiner Höhe geregelt und im Bedarfsfall Kondensat abgeführt werden. Die Leitung 15 führt dabei zu einem Schwerwasservorratsbehfilter.

In Figur 2 ist die andere Variation einer derartigen Hilfskondensationsanlage dargestellt» bei der lediglich der Kondensationsbehälter 10 in das HauptkondensationGbecken 9 zur Kühlung ein-

getaucht ist, so daß ein besonderer Kühler 12vwegfallen kann. Normalerweise d-lrfte dieser Bauform schon aus Raumgründen der Vorzug zu geben sein. Wenn der Kondensationsbehälter 10 schweres Wasser als Waseervorlage enthält, ist es zweckmäßig, die Leitung 7Λ mit einer sehr dünnen Platzmembrane abzuschließen, damit der Wasserdunst aus dem Hauptkondensationsbecken 9 während des Kormalbetrieben der Anlage keine^::-Verdünnung des schweren Wassere hervorruft.

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3 PatentansprilG'.e - 7 ■■- Mü/Fra

Claims (3)

1. PatentansprüGfae

   J^* JBru©kunterdrücküngssystem für Schwerwasserkernreaktoren mit durch Platzmembranen abgeschlossenem Primaranlagenraum und Kondensation evtl. austretenden Schwerwasserdampfes in einer Wasservorlage, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der durch Platzmembranen verschlossenen Abgänge des Primäranlagenraumes mit einer Membran bzw. Klappe geringeren Ansprechdruckes als die übrigen versehen is.t und zu einem im Vergleich zur normalen Wasservorlage für die Aufnahme nur geringer Mengen schweren Wassers geeigneten, teilweise mit Wasser gefüllten, Kondensationsbehälter führt*
2. 2. Druckunterdrückungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensationsbehälter mit einem geeigneten Kühlsystem und mit einem zur normalen Wasservorlage führenden Überlauf versehen ist.
3. 3. Druekunterdrückungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensationsbehälter zur Kühlung in die

   ■ normale Wasservorlage eingesetzt ist und mit einem in diese führenden Überlauf versehen ist.

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