DE1614631C3

DE1614631C3 - Kernkraftwerksanlage

Info

Publication number: DE1614631C3
Application number: DE1614631A
Authority: DE
Inventors: Karl Groellinger; Hans-Peter Dipl.-Ing. Schabert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-10-14
Filing date: 1967-10-14
Publication date: 1974-05-09
Also published as: FR1589740A; GB1237390A; DE1614631B2; DE1614631A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kernkraftwerksanlage mit wasser- bzw. dampfgekühltem Reaktor, bei der der druckführende Primärkreislauf sowie die Dampferzeuger in einzelnen Primäranlagenräumen untergebracht sind, die ihrerseits durch mit Platzmembranen bzw. technisch äquivalente Mittel abgeschlossene Druckausgleichsöffnungen miteinander verbunden sind, wobei sämtliche Primäranlageräume von einem geschlossenen biologischen Schild aus massiven Betonwänden umgeben sind und bei der im Falle eines Schadens im Primärkreislauf der ausströmende Dampf in Kondensationseinrichtungen kondensiert, wobei die Betonwände aeecn-. über den vom Betriebspersonal begangenere Betriebsräumen ebenfalls mit Platzmembranen bzw. technisch äquivalenten Mitteln verschlossen sind und wobei die gesamte Anlage in einem großen druckfesten Reaktorsicherheitsgebäude untergebracht ist.

Das große, meist zylinder- oder kugelförmige Reaktorsicherheitsgebäude, das z.B. aus Stahl oder aus Spannbeton gefertigt sein kann, hat dabei die Aufgabe, die bei einem größeren Reaktorunfall aus-

tretenden Dampf mengen, die mit radioaktiven Stoffen verseucht sein können, an einem Austreten in die Umgebung zu hindern, damit eine Kontamination der Umgebung des Kernkraftwerkes und vor allem eine Gefahr für die Bevölkerung vermieden wird.

Es ist bereits bekannt, zur Erniedrigung des Auslegungsdruckes des Sicherheitsgebäudes Kondensationseinrichtungen für den beim größten anzunehmenden Unfall, z. B. beim Bruch einer Hauptrohrleitung aus dem Primärkreislauf austretenden Dampf anzuwenden. Der einwandfreie sicherheitstechnische Nachweis der Funktionstüchtigkeit einer solchen Einrichtung ist jedoch schwierig und die umfangreichen Druckausgleichseinrichiungen zehren, einen großen Teil der erwarteten Einsparungen wieder auf, so daß in vielen Anwcndungsfällen der Volldruck-Sicherheitsbchäitcr vorgezogen wird.

Ferner ist aus der Zeitschrift »Atomwirtschaft«, Juli/August 1965, S. 359 und 360, sowie aus der belgischen Patentschrift 689 783 eine Kcmkraftwerksanlage bekannt, in der innerhalb des Reaktorsicherheitsgebäudes eine Kondensationseinrichtung für das im Fall eines Lecks austretende dampfförmige Kühlmittel vorgesehen ist. Das Reaktorsicherheitsgebäude umschließt Anlagen- und Betriebsräume, wobei die Druckentlastung durch Kondensation auch einen Schutz des Betricbspersonals bewirkt.

Aus Gründen der Wartung und auch beim Brennelementabtransport wird das Gebäude eines Leistungsrcaktors öfters betreten, während der Reaktor selbst in Betrieb ist und unter Druck steht. Es ist äußerst unwahrscheinlich, daß während dieser Zeit ein großer Unfall eintritt. Man kann sich eher vorstellen, daß am Primärkreis ein kleineres Leck entsteht, wie z.B. durch das Abreißen eines Regelstabantriebes. Tn diesem Fall wird nach dem Reißen der Platzmembranen auch der Betriebsraum stark vernebelt, und das Betriebspersonal kann, ganz abgesehen von der Hitzewirkung, die Sicht zum Ausgang verlieren. Außerdem besteht die Gefahr der Vergiftung mit radioaktiven Stoffen, insbesondere mit Tritium im Falle von mit Schwerwasser gekühlten Reaktoren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung für das Betriebspersonal einen wenigstens zeitlich begrenzten Schutz innerhalb des Reaktorsicherheitsgebäudes zu schaffen, der es ihm erlaubt, im Falle eines kleinen Lecks das Reaktorgebäude ungefährdet zu verlassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Kernkraftwerksanlage dadurch ge-

löst, daß die in den Wänden der Primäranlageräume vorgesehenen Platzmembranen bzw. technisch äquivalenten Mittel so dimensioniert sind, daß sie bereits bei dem geringen Druckanstieg, wie er bei einem kleinen Schadensfall eintritt, öffnen und zu Kondensationseinrichtungen führen, die einen weiteren Druckanstieg eine gewünschte Zeit lang verhindern, und daß hingegen die zu den Betriebsräumen führenden Platzmembrancn bzw. technisch äquivalenten

Mittel so dimensioniert sind, daß sie bei diesen geringen Druckanstiegen wenigstens eine gewisse Zeit lang nicht öffnen.

Verschiedene Möglichkeiten zur Erreichung der gewünschten Kondensation werden in den nachstehenden Beispielen näher angegeben und an Hand der Figur beschrieben.

Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein Reaktorsicherheitsgebäude 6, in dem unter anderem der eigentliche Kernreaktor 1, die Dampferzeuger 2 und das Absetzbecken 3 untergebracht sind. Die druckführenden Anlagenteile des Primärkreislaufes sind von den übrigen Betriebsräumen durch starke Betonwände 4 abgetrennt, die gleichzeitig als biologischer Schild zum Schütze des Betriebspersonals während des normalen Betriebes des Kraftwerks dienen. In der Figur ist weiterhin eine Manipulierbrücke 5 eingezeichnet, mit deren Hilfe die aus dem Reaktor 1 entfernten verbrauchten Brennelemente im Absetz-' becken 3 gelagert werden. Dieses Becken ist zur Abführung der Restwärme aus den Brennelementen sowie zur Abschirmung mit Wasser gefüllt. Die einzelnen Primäranlagenräume sind durch im Normalfall durch Platzmembranen 45 bzw. technisch äquivalente Mittel abgeschlossene Druckausgleichsöffnungen 40 miteinander verbunden. Ähnliche Druckausgleichsöffnungen 41 führen auch in den Innenraum des Sicherheitsbehälters 6, also in Räume, die vom Betriebspersonal begehbar sind. Für den Schutz des Bedienungspersonals ist es nun notwendig, daß diese Druckausgleichsöffnungen in den ersten Minuten nach einem kleineren Dampfausbruch in den Primäranlagenräumen noch nicht öffnen, es sind daher weitere Druckausgleichsöffnungen 42 und 43 vorgesehen, die bereits bei geringeren Differenzdrücken ansprechen und zu Kondensationseinrichtungen führen, die einen weiteren Druckanstieg zunächst verhindern.

In der linken Hälfte der Figur wird die Kondensation des austretenden Dampfes durch Einleiten desselben in die Wasserfüllung des Brennelementabsetzbeckens 3 bewerkstelligt. Die Druckausgleichsöffnungen 42 sind zu diesem Zweck mit Rohrstutzen versehen, die knapp unter dem Wasserspiegel münden. Ihre Anordnung ist dabei selbstverständlich so getroffen, daß sie die Bewegung der Manipulierbrücke 5 mit den daranhängenden Brennelementen beim Brennelementwechsel nicht behindern kann.

Eine weitere Möglichkeit ist in der rechten Hälfte der Figur dargestellt. Dort führen die Druckausgleichsöffnungen 43 und 44, die ebenfalls normalerweise mit Platzmembranen verschlossen sind, zu wärmeisolierten Eisstapeln 7, die beispielsweise aus einer Vielzahl von kleinen Eiswürfeln bestehen. Diese sind in ihrem Inneren mit einer großen Zahl von Luftdurchtrittskanälen versehen, so daß sich eine große Kondensationsfläche im Falle einer Dampfbildung im Primäranlagenraum ergibt. Die Wärmeisolierung dieser Eisstapel ist dabei so angebracht, daß sie durch den austretenden Dampf leicht weggeblasen werden kann. Selbstverständlich sind diese Eisstapel an ein Kühlaggregat angeschlossen, dessen Leistung aber wegen der Wärmeisolierung nicht groß zu sein braucht. Unterhalb der Eisstapel 7 sind zusätzlich Auffangwannen 71 für abtropfendes Kondensat vorgesehen, die besonders dann von Wichtigkeit sind, wenn es sich um die Kondensierung von Schwerwasserdampf handelt.

Selbstverständlich sind auch noch andere Ausführungsmöglichkeiten und Einrichtungen zur Kondensation des austretenden Wasserdampfes möglich, so kann z. B. auch ein Vorratsbecken für die Noteinspeisung zur Kondensation herangezogen werden. Allen diesen Lösungen ist gemeinsam, daß bei kleineren Schaden mit verhältnismäßig einfachen Einrichtungen ein Austreten von Wasserdampf in die begehbaren Betriebsanlagenräume wenigstens für solche Zeiträume verhindert wird, die dem Betriebspersonal die Möglichkeit geben, diese ohne Hast und Gefahr zu verlassen und dabei eventuell zusätzlich weitere für den Betrieb der Anlage zweckmäßige Maßnahmen durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kernkraftwerksanlage mit wasser- bzw. dampfgekühltem Reaktor, bei der der druckführende Primärkreislauf sowie die Dampferzeuger in einzelnen Primäranlagenräumen untergebracht sind, die ihrerseits durch mit Platzmembranen bzw. technisch äquivalente Mittel abgeschlossene Druckausgleichsöffnungen miteinander verbunden sind, wobei sämtliche Primäranlageräume von einem geschlossenen biologischen Schild aus massiven Betonwänden umgeben sind und bei der im Falle eines Schadens im Primärkreislauf der ausströmende Dampf in Kondensationseinrichtungen kondensiert, wobei die Betonwände gegenüber den vom Betriebspersonal begangenen Betriebsräumen ebenfalls mit Platzmembranen bzw. technisch äquivalenten Mitteln verschlossen sind, und wobei die gesamte Anlage in' einem großen druckfesten Reaktorsicherheitsgebäude untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Wänden (4) der Primäranlageräume vorgesehenen Platzmembranen bzw. technisch äquivalenten Mittel (42, 43) so dimensioniert sind, daß sie bereits bei dem geringen Druckanstieg, wie er bei einem kleinen Schadensfall eintritt, öffnen und zu Kondensationseinrichtungen (3, 7) führen, die einen weiteren Druckanstieg eine gewünschte Zeit lang verhindern, und daß hingegen die zu den Betriebsräumen führenden Platzmembranen bzw. technisch äquivalenten Mittel (41) so dimensioniert sind, daß sie bei diesen geringen Druckanstiegen wenigstens eine gewisse Zeit lang nicht öffnen.

2. Kernkraftwerksanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der mit Platzmembrancn bzw. äquivalenten Mitteln verschlossenen Druckausgleichsöffnungen (43) zu während des Normalbetriebes wärmeisolierten, luftdurchlässigen und großflächigen Eisstapeln (7) führt.

3. Kernkraftwerksanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisstapel (7) an Kältemaschinen angeschlossen und mit Sammelbehältern (71) für abtropfendes Kondensat verbunden sind.