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Festhaltegefäßlonstruktion für Kernreaktoren Diese Erfindung bezieht
sich auf Kernreaktoren, insbesondere auf die Konstruktionsmerkmale von Festhaltegefäßen
für das Gehäuse solcher Reaktoren, einschließlich Schutzmitteln zum Erreichen der
Unterdrückung übermäßigen Druckes im Falle nuklearer Zwischenfälle.
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Kernreaktorsysteme der Typen mit Druckwasser oder siedendem Wasser
sind im allgemeinen innerhalb einer sekundären bzw. eine Dampffesthaltestruktur
eingeschlossen, weich letztere gebaut ist, um dem maximalen Druckanstieg standzuhalten,
welcher als Ergebnis eines Unfalls innerhalb des Reaktors erreicht werden hönnte.
Solche Unfälle können auf den Bruck der Kühlmittelleitung oder des Reaktorgefäßes
zurückzuführen sein, was eine plötzliche Verdampfung des Wassers verursacht. Es
besteht auch die Möglichkeit der Freisetzung von Wasserstoffgas infolge chemischer
Reaktion des Kernmaterials und des Metalls, welches mit dem Wasser hoher Temperatur
umgeben ist. Es ist wesentlich, daß solche innerhalb des Reaktors enthaltenen Gase
und Dämpfe sowie der Druck so vermindert sind, daß die durch den strukturellen Aufbau
des Reaktors vorbestimmten Grenzen nicnt uberschritten werden. Die Sicherheit von
Kernreaktoren beruht auf den Grundsatz, daß bei Eintreten eines Unfalls, welcher
mit dem Freisetzen radioaktiver Spaltprodukte einhergeht, alle verunreinigenden
Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe in einem leckdichten Gefäß festgehalten werden
müssen, bis der Grad der Radioaktivität wesentlich herabgemindert ist.
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Die üblichste Losurl des Problems des Festhaltens besteht da-rin,
rings um den Kernreaktor und das primäre Kühlinittelsystem ein Gefäß zu bauen, welches
ein hinreichendes Volumen besitzt, um das spontan verdampfende (flashing) Kühlmittel,
welches aus einem- Hau-ptbruch entweicht, unter mäßigem Druck zu halten. Diese Vorstellung
des Festhaltens führt zu sehr großen leckdichten Gefäßen mit hohen Material- und
Erstellungskosten. Es sind: versefitedene Mittel vorgeschlagen worden, um die Ausmaße
und somit die Kosten des Besthaltegefäßes zu senken. Am vielversprechendsten ist
di-e Vorstellung der sogenannten Druckunterdrückung, welche bei wassergekühlten
Reaktoren allgemein ausführbar ist. Die Vorstellung des Festhaltens durch Druckunterdrückung
gründet sich auf die Tatsache, daß nach einem Unfall der Druck in Festhaltegefäß
durch Abschrecken des entweichenden Dampfes und Wassers in einem Kaltwasserbecken
vermindert wird, welches sich dem Festhaltegefäß am nächsten befindet.
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Wenn auch eine solche Technik der "Druckunterdrückung" dem Siedewasserreaktor
gut angemessen ist, so ist sie doch nicht für Druckwasserreaktoren angewendet worden.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß das primäre Kühlmittelsystem von Druckwasserreaktoren
große Wärmeaustauscher aufweist, welche sich oberhalb der Ebene der Reaktordüse
(reactor nozzle) befinden. Diese Anordnung der Komponenten des primären Kühlmittelsystems
macht es schwierig, die enge Gruppierung zu verwirklichen, welche für- das Schema
der Druckunterdrückung erforderlich ist.
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Daher ist in erster Linie ein Ziel der Erfirrdung, einen neuartigen
Festhalteaufbau für Kernreaktoren-zu schaffen, welcher konestruktionsmäßig einfach
und der Anwendung des Drúckunterdrüek~ungssystems angepaßt ist. Der neuartige Festhalteaufbau
soll neue und verbesserte Mittel zur Erreichung der Druckunterdrückung für einen
Fall aufweisen, wo bei einem Ereignis am Reaktor Dampf erzeugt wird, Ferner soll
die neue Festhaltekonstruktion eine Größen- und-Volumenherabsetzung und demzufolge
Einsparungen an Material und Arbeit erlauben. Auch soll die neue Festhaltekonstruktion
eine gesteigerte Leckdichtigkeit besitzen, welche eine größere Sicherheit bei den
Arbeitsoperationen ergibt. Die neuartige Festhaltestruktur
soll
weiterhin sehr geringe Ausschachtung benötigen und daher auf einem bauplatz errichtet
werden können, wo das Gesteinsbett sich der Grundplanierug sehr nahe befindet. Auch
soll dte neue Festhaltekonstruktion die Anwendung einer Zugangstür gestatten, welche
sich auf Grundebene zum Installieren der Schwerausrüstung befindet. Weitere Ziele
und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung;
und den Patentansprüchen.
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Erfindungsgegenstand ist eine Festhaltegefäßkostruktion für Kernrekatoren
mit Druckunterdrückung, welche durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet ist:
a) eine Plattform, b) äußere Festhaltemittel für die Unterbringung eine Reaktorgefäßes
und damit in Verbindung stehender Dampfgeneratoren, c) einen innerhalb der äußeren
Festhaltmittel angeordneten Reaktorgehäuseaufbau, dessen Wandungen einen Umriß im
wesentlichen der gLeichen Gestalt wie die Gestalt der äußeren Festhaltemittel bilden
und einen Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsoberfläche dr Wandungen des Reaktorgehäuseaufbaus
und der inneren Umfangsoberfläche der äußeren Festhaltemittel definiert, und ferner
der REaktorgehäuseaufbau durch einen horizontalen Boden in eine obere und untere
Kammer unterteilt ist, d) eine Anzahl nahe der Plattform über die Wandungen des
Reaktorgehäuseaufbau verteile Einlaßöffnung, welche ene Verbindung zwischen der
untern Kammer und dem Zwischenraum herstellen und e) ein DruckunterdrücKungsbecOcesl
in der unteren Kammer, dessen Spiegel mindestens auf einer Höhe oberhalb der Einlaßöffnungen
liegt.
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Das erfindungsgemäße Festhaltegefäß für Kernreaktoren erfordert ein
Mindestma an Ausschachtung für die Erstellung. Der Aufbau des Reaktorgehäuses ist
durch einen Zwischenboden unterteilt und
Weist einen geringeren
Durchmesser als das ihn umgebende Gefäß auf. Dies ergibt einen ringförmigen Raum
für die Verbindung mit einer Druckunterdrückungskammer, welche sich unter dem Zwischenboden
befindet. Die Kammer kann durch eine Zugangsöffnung auf Grundebene erreicht werden.
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Die Erfindung besteht, kurz ausgedrückt, in einer neuartigen Festhaltestruktur
und deren verschiedenen kons truktionsmäßigen Merkmalen. Sie besteht im wesentlichen
aus einem äußeren Gefäß zylindrischer Gestalt mit Wänden aus v-erstärktem Beton
und einem kuppelförmigen Oberteil, und ist auf einer Plattform aus verstärktem teton
erstellt. Die Innenwandung ist mit Stahl ausgekleidet, wobei sich die Auskleidung
über die Plattform erstreckt.
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Innerhalb der oben beschriebenen Struktur befindet sich ein zylindrisches
Gehause geringeren Durchmessers als der Innendurchmesser des Gefäßes, so daß ein
Abstandsraum bzw. ein Ring geschaffen wird, welcher den Durch6ang von Gasen bzw.
Dämpfen gestattet, welche im Falle eines bruches im Kühlmittelsystem entweichen
können. Dieses innere Gehäuse ist durch einen horizontalen Boden ineine obere und
eine untere Kammer unterteilt. Davon besitzt die obere Kamrner ein zentrales Abteil
für die Unterbringung des eigentlichen Reaktors und seitliche Abteile für die Unterbringung
des Dampfgenerators. Die untere Kammer bildet einen Druckunterdrückungsraum und
steht durch geeignete Einlaßöffnungen am Unterteil mit den Ring bzw. hbstanasraum
zwischen dem- Gefäß und der Reaktorgehäusestruktur in Verbindung. Eine Reihe von
Leitungen vom Reaktorabteilerstrecken sich nach abwärts und enden in der Nähe des
Bodens der unteren Kammer. Letztere ist mit einer geeigneten kondensierenden Flüssigkeit,
z.B. Wasser, gefüllt und zwar bis zu e-iner Höhe zumindert oberhalb derjenigen der
Einlaßöffnungen, wodurch ein Druckunterdrückungsbecken gebildet wird. Auf diese
Weise wird ein Teildes Dampfes oder der Gase direkt von der Reaktorabteilung in
Berührungs rl't dem Abschreckwasserbecken gebracht, doch fließt der überwiegende
Teil des Dampfes durch den ringförmigen hbstands- bzi.r Zwischenraum.
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Mit dem Druckunterdrückungsbecken, welches sich innerhalb des Festhaltegefäßes
und der Auskleidung befindet, verbleiben bei einem Zwischenfall alle verunreinigenden
Flüssigkeiten und Gase im Gefäß selbst.
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Das erfindungsgemäß konstruierte Festhaltegefäß erfordert geringe
Ausschachtung und künn daher auf einem Bauplatz aufgestellt werden, wo das Gesteinsbett
sich sehr nahe der Grundplanierung befindet. Dies wird durch die Anwendung einer
Zugangstür auf der Ebene des Bodens der unteren Kammer ermöglicht. Die gesamte schwere
Ausrüstung, wie Reaktor, Dampfgenerator ussr. kann in das Festhaltegefäß gebracht
und auf dem unteren Boden bis zu einem Raum geschoben werden, wo die Ausrüstung
durch zeitweilig vorgesehene Öffnungen in dem die beiden Kammern voneinander trennenden
Betonboden angehoben werden kann.
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Selbstverständlich sind sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibund
als auch die folgende ausführliche Beschreibung für die Erfindung lediglich beispielhaft
und erläuternd, Jedoch keineswegs einschränkend.
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Die anliegenden Zeichnungen, auf welche hier Bezug genommen wird und
uie einen Teil der Erläuterungen bilden, veranschaulichen eine Ausführungsform der
Erfindung. und dienen, zusammen mit der Beschreibung, der Erklärung der Erfindung.
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In den Zeichnungen bedeuten: ki. 1 eine Frontansicht, teils im Schnitt,
teils schematisch, eines erfindungsgemäß konstruierten Festhaltegefäßes, eines Kernreaktors,
wobei die Figur die Anordnung der Gehäusestruktur des Reaktors innerhalb des Festhaltegefäßes
veranschaulicht, und Fig.2 eine Frontansicht, teils im Schnitt und teils schematisch,
des Aufbaus der Figur l im Verlaufe der Erstellung, wobei die Figur den Zugang und
die Anordnung der Elemente der Realctorkomponenten veranschaulicht.
er
in Figur 1 gezeigte Aufbau weist ein sich vertikal erstreckendes Festhaltegefäß
10 auf, welches einen Kuppelteil 11 von halbkugeliger Gestalt besitzt. Da bei dem
hier gezeigten Aufbau keine Untergrundinstallation erforderlich ist, kann das Gefäß
10 über einer relativ untiefen Plattform 12 erstellt werden, welche in Grund eingebettet
ist. An einer Seite, unmittelbar oberhalb des Urundes, ist eine Zugangsöffnung 14
geschaffen, deren Zweck nachstehend erläutert werden wird. Eine Tür 15 bewirkt den
Verschluß der Zugangsöffnung 14.
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Die Festhaltegefäßstruktur 10 ist vorzugsweise aus verstärktem Beton
hergestellt, ebenso wie die Plattform 12, auf welcher der Aufbau steht. Das gleiche
Material kann mit Vorteil für die Tür 15 verwendet werden. Auf seiner inneren Oberfläche
ist das Festhaltegefäß 10 vorteilhaft mit einer Stahlauskleidung 17 bedeckt, welche
mit der Wandung in inniger Verbindung steht und daher durch den Innendruck nicht
belastet wird. Eine ähnliche Stahlplatte 18 bedeckt den Oberteil der Plattform 12.
Stahlauskleidungen 17', 1S, Gefäß 10 und Plattform 12 schaffen, miteinander kombiniert,
eine im wesentlichen undurchläsige Schranke, welches das Eintreten von Verunreinigungsprodukten
in die Atmosphäre verhindert, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Selbstverständlich
kann das Festhaltegefäß 10 jede geeignete Konstruktio n besitztn und kann daher
dem "Doppelfesthalte"-Typ angehören, welcher in den USA-Patentschriften 3 320 969
und 3 322 141 beschrieben ist. Andere Konstruktionsformen liegen für den Fachmann
auf der hand.
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Innerhalb des Festhaltegefäßes 10 und auf der Plattform 12 erstellt,
befindet sich der Gehäuseaufbau 20 des Kernreaktors. Dieser Aufbau besitzt zylindrische
Gestalt und eist einen Äußendurchmesser auf, welcher geringer ist als der Abstand,
welcher durch die Stahlauskleidungen 17 festgelegt ist. Auf diese Weise wird ein
ringförnigger Zwischenraum 21 geschaffen, welcher das gesamte Gehäuse 20 umgibt.
Das letztere ist durch einen Zwischenboden 22 untert-eilt, und zwar in eine obere
Kammer, welche ein Zentralabteil 24 und
ein seitlichen Abteil 25
aufweist, sowie in eine untere Kammer 2G.
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Das Zentralabteil 24 weist einen weiter offenen Teil 28 auf, welcher
mit dem Raum unter der Kuppel 11 in Verbindung steht.
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Das Seitenabteil 25 is an Obertei durch den Arbeitsboden 29 geschlosen,
welcher einen überlakran 30 trägt.
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Das Zentralabteil 24 beihaltet den Reaktor 31, während das Seitenabteil
25 die Dampfgeneratoren 32 beinhaltet. Die Verbindung erfolgt in geeigneter durch
Leitungen 33.
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Erfindungsgemäß umfaßt die untere Kammer 26 den Druckunterdrückungsraum.
Dieser ist ein Sammelraum für die Luft oder den Dampf, welcher aus der oberen Kammer
herübergetragen werden kann. Zu diesem Zw3eck is eine Reihe radial verteilter Einlaßöffnungn
35 in der Wandung 36 des Gehäuses 20 angeordnet, welche eine Verbindung zwischen
dem ringförmigen Zwischenraum 21 und der unteren Kammer 26 herstellen. Eine zusätzliche
Verbindung erfolgt zwischen dem Zentralabteil 24 und der kammer 26 mittels einer
Reihe radial im Abstand befindlicher Leitungen 37, welche in der Nähe des Bodens
der Kammer 26 oberhalb des Auskleidung 18 enden. Die Kammer 26 is mit einer Abschreckflüssigkeit,
beispielsweise Wasser, überflutet, wodurch ein Druckunterdruckungsbecken 34 gebildet
wird.
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Vorteilhafterweise wird das Becken 34 auf eioner Ebene gehalten, welche
zumindest oberhalb der Ebene der Einlaßöffnungen 35 und oberhalb der Enden der Leitungen
37 liegt.
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Während der normalen Arbeitsganges des Reaktors verhindert die leckdichte
Konstruktion das Entweichen verunreinigender Gase und daher dient das Festhaltegefäß
lo auch als biologische Abschirmung.
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Bei einem Zwischenfall, beispielsweise einem Undichtwerden des primären
Kühlmittelsystems, steigt derDruck in der oberen Kammer an und der erzeugte Dampf
füllt daher den ringförmigen Abstandsraum 21 und tritt in die untere Kammer 26 ein,
wo er durch das Druckunterdrückungsbecken 34 abgeschreckt wird. Außerdem wird übermäßiger
Druck im Abteil 24 dadurch herabgesetzt, daß der Dampf durch die Leitungen 37 in
das Druckunterdrückungsbecken 34 entweicht.
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In Figur 2 der anliegenden Zeichnung ist in schematischer Veranschaulichung
die Methode der Installierung der Schwerausrüstung durch die Zugangsöffnung 14 h
durch während des Aufbauens des Festhaltegefäßes gezeigt. Zu diesem Zweck sind im
Zwischenboden 22 bzw. im Zentralabteil 25 zeitweilige Öffnungen 40, 41 und 42 geschaffen.
Oberhalb des Arbeitsbodens 29 ist zeitweilig ein Erstellungsbalken vorgesehen. Dieser
dient zum Aufhängen und Anheben des Reaktors 31 und der Dampfgeneratoren 32, welche
zweckmäßig durch die Zugangsöffnung 14 hindurch eingebracht und auf dem unteren
Boden, d.h. auf der Stahlauskleidung der Plattform 12 verschoben werden. Sind einmal
diese Komponenten in Stellung erbracht, so werden die zeitweiligen Oeffnungen 40,
41 und 42 verschlossen,und der weitere Aufbau kann mit in Stellung gebrachter und
dauerhaft installierter Schwerausrüstung weiter fortschreiten.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier wiedergegebenen, beispielhaften
Ausführungsformen beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind dem Fachmann vielmehr
mannigfaltige Abänderungen ohne weiteres gegeben.
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- Patentansprüche -