DE19546309A1 - Nuclear energy generating plant, e.g., nuclear reactor - Google Patents
Nuclear energy generating plant, e.g., nuclear reactorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur nuklearen Energieerzeugung mit einem in einem Containment angeordneten Reaktordruckbehälter.The invention relates to a plant for nuclear Power generation with one arranged in a containment Reactor pressure vessel.
Bei einem hypothetischen schweren Störfall in einem Kern kraftwerk mit wassergekühltem Reaktor kann es aufgrund einer Überhitzung des Rektorkerns zu einer chemischen Reaktion des zirkonhaltigen Hüllrohrmaterials der Brennstäbe mit dem noch im Reaktordruckbehälter verbliebenen Wasserdampf kommen. Bei dieser Reaktion werden in kurzer Zeit große Mengen Wasser stoff gebildet und in das Containment freigesetzt. Bei einer Siedewasserreaktoranlage mit einer Leistung von 1000 Megawatt können auf diese Weise etwa 3000 kg Wasserstoff entstehen. Dies entspricht unter Normalbedingungen einem Wasserstoffvo lumen von 30 000 m³. Dieser Wasserstoff muß entweder vom Con tainment aufgenommen oder aus ihm abgeführt werden. Im ersten Fall muß das Containment ein relativ großes Volumen besitzen und einem hohen statischen Druck, beispielsweise einen Ausle gungsdruck bis etwa 20 bar, standhalten können. Anstelle ei ner Rückhaltung des Wasserstoffs in einem solchen sogenannten Volldruck-Containment wird im zweiten Fall der freigesetzte Wasserstoff in einem Venting-System gereinigt und an die Um gebung außerhalb des Containments abgegeben. Trotz einer sol chen Reinigung kann jedoch eine restliche Kontamination des in die Umgebung abgegebenen Wasserstoffs und eine damit ver bundene radioaktive Belastung der Umgebung nicht ausgeschlos sen werden.In the case of a hypothetical major accident in one core Power plant with a water-cooled reactor can be due to a Overheating of the reactor core leads to a chemical reaction of the zirconic cladding tube material of the fuel rods with the still remaining water vapor in the reactor pressure vessel. At This reaction turns into large amounts of water in a short period of time fabric formed and released into the containment. At a Boiling water reactor plant with an output of 1000 megawatts can generate about 3000 kg of hydrogen in this way. Under normal conditions, this corresponds to a hydrogen vo lumen of 30,000 m³. This hydrogen must either from the Con tainment can be added or removed from it. In the first In this case, the containment must have a relatively large volume and a high static pressure, for example an Ausle pressure up to about 20 bar. Instead of egg ner retention of hydrogen in such a so-called Full pressure containment is released in the second case Hydrogen cleaned in a venting system and sent to the um given outside the containment. Despite a sol Chen cleaning can, however, residual contamination of the released hydrogen into the environment and a ver bound radioactive pollution of the environment is not excluded will be.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur nuklearen Energieerzeugung anzugeben, bei der auch bei einem kleinen und auf relativ kleine Druckbelastungen ausgelegtem Containment eine Freisetzung des Wasserstoffs in die Umgebung der Anlage nicht erforderlich ist.The invention is based on the object, a system for to specify nuclear power generation, including at a small and designed for relatively small pressure loads Containment releases the hydrogen into the environment the system is not required.
Die genannte Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Pa tentanspruches 1. Bei einer Anlage zur nuklearen Energieer zeugung, die einen in einem Containment angeordneten Reaktor druckbehälter enthält, ist gemäß der Erfindung im Containment wenigstens ein Speicher mit einem Speichermedium zur Absorp tion von Wasserstoff aus der im Containment befindlichen At mosphäre angeordnet. Da der in dem Speichermedium absorbierte Wasserstoff nur einen Bruchteil des Volumens benötigt, den der gasförmige Wasserstoff einnehmen würde, ist auch bei ei nem kleinen Volumen des Containments eine hohe Druckbelastung vermieden. Der Speicher kann aufgrund seines geringen Platz bedarfes in bestehende Anlagen problemlos eingebaut werden, ohne daß es hierzu grundsätzlicher baulicher Veränderungen der Anlage bedarf. Darüber hinaus ist für die Speicherung und den dadurch verminderten Druckaufbau keine Fremdenergie, bei spielsweise zum Betrieb einer Pumpe oder eines Gebläses, er forderlich. Durch geeignete Gestaltung und Anordnung von Zu- und Abströmöffnungen des das Speichermedium aufnehmenden Ge häuses kann außerdem erreicht werden, daß der spezifisch leichte Wasserstoff von selbst in die Speicher eintritt und die nicht gespeicherten spezifisch schwereren Fremdgase, bei spielsweise Wasserdampf oder Stickstoff, von selbst aus dem Speicher abströmen.This task is solved with the characteristics of Pa Tent claims 1. In a plant for nuclear energy Generation, a reactor arranged in a containment contains pressure vessel, is according to the invention in containment at least one memory with a storage medium for absorption tion of hydrogen from the At arranged in the atmosphere. Because the absorbed in the storage medium Hydrogen only requires a fraction of the volume that the gaseous hydrogen would take up is also with egg a small volume of containment a high pressure load avoided. The memory can be due to its small space can be easily installed in existing systems, without there being any fundamental structural changes the plant needs. It is also for storage and the resulting reduced pressure build-up, no external energy for example to operate a pump or a blower, he conducive. By appropriate design and arrangement of Inflow and outflow openings of the Ge receiving the storage medium can also be achieved that the specific light hydrogen enters the storage by itself and the not stored specifically heavier foreign gases, at for example, water vapor or nitrogen, by itself from the Drain memory.
Der Speicher ist bevorzugt im oberen Bereich des Contain ments, beispielsweise an der Decke, angeordnet, da der Was serstoff aufgrund seiner geringeren Dichte nach oben steigt. In diesem Bereich des Containments kann es außerdem durch Wärmeabgabe an die Umgebung zu einer Kondensation des im In neren des Containments befindlichen Wasserdampfes und somit zu einer lokalen Erhöhung des Wasserstoff-Partialdruckes kom men, so daß der Übergang von Wasserstoff in das Speichermedi um zusätzlich begünstigt wird.The storage is preferably in the upper area of the contain elements, for example on the ceiling, because the what due to its lower density rises upwards. In this area of containment, it can also pass through Release of heat to the environment to condense the in water contained in the containment and thus to a local increase in the hydrogen partial pressure men, so that the transition from hydrogen to the storage medium to be additionally favored.
Als Speichermedium ist vorzugsweise ein wasserstoffabsorbie rendes Metall oder eine metallische Legierung, insbesondere eine intermetallische Verbindung auf der Basis des Systems Titan/Nickel vorgesehen. Solche Speichermedien sind im Stand der Technik als Metallhydrid-Speicher bekannt. In diesen Speichermedien wird der Wasserstoff reversibel durch Einbau in das Gitter des Metalls oder der Metallegierung unter Bil dung einer Metall-Wasserstoffverbindung in chemisch gebunde ner Form gespeichert.A hydrogen absorbent is preferably used as the storage medium metal or a metallic alloy, in particular an intermetallic compound based on the system Titan / nickel provided. Such storage media are in the state known in the art as metal hydride storage. In these Storage media makes the hydrogen reversible through installation into the lattice of the metal or metal alloy under Bil formation of a metal-hydrogen compound in chemically bound saved in a form.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist als Spei chermedium ein Fulleren vorgesehen. Bei einem Fulleren han delt es sich um eine reine Kohlenstoffverbindung mit hohem Molekulargewicht, beispielsweise C₆₀ oder C₇₂.In a further embodiment of the invention is as Spei Fullerene provided. With a fullerene it is a pure carbon compound with a high Molecular weight, for example C₆₀ or C₇₂.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausfüh rungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in deren einziger Figur ein Containment einer Siedewasserreaktor-Anlage gemäß der Erfindung in einem Schnitt schematisch dargestellt ist.To further explain the invention, the Ausfü Example of the drawing referenced in the only one Figure a containment of a boiling water reactor plant according to the Invention is shown schematically in a section.
In einem geschlossenen Containment 2 einer Siedewasserreak tor-Anlage ist gemäß der Figur ein Reaktordruckbehälter 4 an geordnet. Der Reaktordruckbehälter 4 befindet sich in einem im wesentlichen zylindrischen Innenraum 6 des Containments 2.In a closed containment 2 of a boiling water reactor gate system, a reactor pressure vessel 4 is arranged according to the figure. The reactor pressure vessel 4 is located in an essentially cylindrical interior 6 of the containment 2 .
Dieser Innenraum 6 weist in seiner Decke 8 eine Öffnung 10 auf, die von einem Stahldeckel 12 verschlossen ist. Der In nenraum 6 ist ringförmig von einer Kondensationskammer 14 so wie von einem Flutbecken 16 umgeben.This interior 6 has an opening 10 in its ceiling 8 , which is closed by a steel cover 12 . In the interior space 6 is surrounded by a condensation chamber 14 as well as a flood basin 16 .
An der Decke 8 des Containments 2 sind im Ausführungsbeispiel der Figur mehrere Speicher 20 angeordnet, die ein wasser stoffabsorbierendes Speichermedium enthalten. Im wasserstoff absorbierenden Speichermedium, beispielsweise eine Mischung aus TiNi und Ti₂Ni wird der freigesetzte Wasserstoff chemisch als Metallhydrid gebunden. Das im Beispielsfall zur Speiche rung von 30 000 m³ Wasserstoff erforderliche Gesamtvolumen der Speicher 20 ist kleiner als 50 m³. Aufgrund ihres gerin gen Gesamtvolumens lassen sich die zur Aufnahme des Wasser stoffs erforderlichen Speicher 20 ohne weitere Umbaumaßnahmen in einer Vielzahl von bestehenden Anlagen einbauen. Der Ein satz wasserstoffabsorbierender Speicher 20 ist darüber hinaus nicht auf Siedewasserreaktor-Anlagen beschränkt. Wasserstoff absorbierende Speicher können auch in bereits bestehenden Volldruck-Containments, wie sie beispielsweise bei Druckwas serreaktor-Anlagen Verwendung finden, wesentlich zur Druck entlastung und somit zur Störfallbeherrschung beitragen.On the ceiling 8 of the containment 2 , in the exemplary embodiment of the figure, a plurality of stores 20 are arranged which contain a hydrogen-absorbing storage medium. In the hydrogen-absorbing storage medium, for example a mixture of TiNi and Ti₂Ni, the released hydrogen is chemically bound as a metal hydride. The total volume of the storage 20 required for storing 30,000 m³ of hydrogen in the example is less than 50 m³. Due to their low overall volume, the storage 20 required to hold the hydrogen can be installed in a large number of existing plants without further conversion measures. The use of hydrogen-absorbing storage 20 is also not limited to boiling water reactor systems. Hydrogen-absorbing storage can also significantly relieve pressure in existing full-pressure containments, such as those used for example in water-pressure reactor systems, and thus contribute to controlling accidents.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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| DE19546309A DE19546309A1 (en) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | Nuclear energy generating plant, e.g., nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE19546309A1 true DE19546309A1 (en) | 1997-03-13 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE19546309A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2767598A1 (en) * | 1997-08-22 | 1999-02-26 | Commissariat Energie Atomique | NUCLEAR WATER REACTOR INCORPORATING SPECIFIC HYDROGEN STORAGE AND TREATMENT COMPARTMENTS |
| DE19821334A1 (en) * | 1998-05-13 | 1999-11-25 | Uwe Kuhnes | Safety equipment especially intended to abstract hydrogen from containment of nuclear reactor |
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1995
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19821334C2 (en) * | 1998-05-13 | 2002-07-11 | Uwe Kuhnes | Device for installation in a room or system, in particular a nuclear power plant, in which there is a risk of hydrogen release |
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