DE19838415A1 - Einrichtung und Verfahren zum Einspeisen einer Borlösung in den Reaktordruckbehälter eines Kernkraftwerks - Google Patents

Abstract

Für die Einspeisung einer Borlösung (B) in den Reaktorkern (4) eines Kernkraftwerks ist vorgesehen, einen Borlösungsspeicher (22) innerhalb des Reaktordruckbehälters (2) anzuordnen. Dieser Borlösungsspeicher (22) steht über ein Entleerungsrohr (38) strömungstechnisch mit dem Reaktorkern (4) in Verbindung. Das Entleerungsrohr (38) ist dabei als ein auf dem Kopf stehendes U ausgeführt und derart bemessen, daß bei betriebsüblichen Leistungsschwankungen ein Austreten der Borlösung (B) in den Reaktorkern (4) vermieden ist, bei größeren Leistungsschwankungen dagegen das Einströmen der Borlösung (B) in den Reaktorkern (4) in passiver Weise sicher und schnell erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Einspeisen einer Borlösung aus einem Borlösungsspeicher in den Reaktordruckbehälter eines Kernkraftwerks, insbesondere eines Siedewasserreaktors.

Bei einem Kernkraftwerk ist im allgemeinen aus sicherheits­ technischen Überlegungen heraus eine Einrichtung zur Einspei­ sung einer Borlösung in den Reaktordruckbehälter, insbeson­ dere in den Reaktorkern, vorgesehen. Durch Einbringen der Borlösung in den Reaktorkern wird die dort ablaufende Ketten­ reaktion gehemmt, so daß die Leistung deutlich reduziert wird. Von sicherheitstechnischer Seite her wird gefordert, daß die Boreinspeisung zuverlässig und schnell erfolgt.

Bei der üblichen Einrichtung zur Boreinspeisung ist außerhalb des Reaktordruckbehälters eines Druckwasserreaktors oder ei­ nes Siedewasserreaktors ein Borlösungsspeicher vorgesehen, worin Borlösung bevorratet wird, die im Bedarfsfall über eine Pumpe in den Reaktordruckbehälter gepumpt wird. Angesichts des im Reaktordruckbehälter herrschenden hohen Drucks ist die Pumpe als Hochdruckpumpe ausgebildet. Sie muß zudem für eine hohe Förderleistung ausgelegt sein, um die Borlösung zur Lei­ stungsreduzierung des Kernreaktors möglichst schnell in den Reaktordruckbehälter einbringen zu können.

Bei modernen Reaktortypen zielt man darauf ab, zumindest die sicherheitstechnisch relevanten Systeme als passive Systeme auszugestalten. Diese bleiben selbst bei einem Versagen von beispielsweise elektrischen Versorgungsleitungen funktions­ tüchtig; sie nehmen die im Falle einer Betriebsstörung erfor­ derlichen Maßnahmen selbsttätig vor. Ein weiterer Vorteil der passiven Systeme liegt darin, daß sie in der Regel wesentlich einfacher als aktive Systeme aufgebaut und dadurch zuverläs­ siger sind.

In dem Artikel "SWR 1000 - der Siedewasserreaktor der Zu­ kunft" von W. Brettschuh und J. Mattern, Siemens Power Jour­ nal, 2/96, Seiten 18 bis 22, ist ein solches modernes Reak­ torkonzept für einen Siedewasserreaktor mit einem Borlösungs­ speicher für ein Schnellabschaltsystem beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Einspeisung einer Borlösung aus einem Borlösungsspeicher in den Reaktordruckbehälter an­ zugeben, bei denen ein schnelles und zuverlässiges Einspeisen der Borlösung mit einfachen Mitteln gewährleistet ist.

Die auf die Einrichtung bezogene Aufgabe wird gemäß der Er­ findung dadurch gelöst, daß der Borlösungsspeicher innerhalb des Reaktordruckbehälters angeordnet ist.

Der entscheidende Vorteil der Anordnung des Borlösungsspei­ chers im Inneren des Reaktordruckbehälters besteht darin, daß der Druck im Borlösungsspeicher in etwa gleich ist dem Druck im restlichen Reaktordruckbehälter außerhalb des Borlösungs­ speichers. Zudem entfällt die Notwendigkeit einer Zuleitung von einem entfernten Borlösungsspeicher zum Reaktordruckbe­ hälter, und somit kann die Boreinspeisung nicht durch ein Versagen einer solchen Zuleitung beeinträchtigt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Borlö­ sungsspeicher zum passiven Einspeisen der Borlösung ausgebil­ det; er steht mit dem Reaktorkern des Reaktordruckbehälters strömungstechnisch in Verbindung.

Diese strömungstechnische Verbindung ist bevorzugt frei von jeglichen Verschlußmechanismen, wie beispielsweise Klappen, Schiebern oder Ventilen, so daß zwischen dem Borlösungsspei­ cher und Reaktorkern eine offene Strömungsverbindung besteht.

Die konstruktive Ausgestaltung der Strömungsverbindung ge­ währleistet, daß bei einem vorbestimmten Druckunterschied zwischen dem Borlösungsspeicher und dem Reaktorkern ein auto­ matisches, d. h. passives Einströmen der Borlösung in den Re­ aktorkern erfolgt. Es sind hierzu keine aktiven Bauteile, wie beispielsweise Pumpen, notwendig.

Besonders günstige Druck- und Platzverhältnisse für die An­ ordnung des Borlösungsspeichers bestehen im Bereich oberhalb des Reaktorkerns. Daher wird bevorzugt ein Teilvolumen des Reaktordruckbehälters oberhalb des Reaktorkerns als Volumen für den Borlösungsspeicher herangezogen.

In einer besonders einfachen und robusten Ausgestaltung weist die Strömungsverbindung bevorzugt ein einfach ausgestaltetes Entleerungsrohr auf, welches den Borlösungsspeicher mit dem Reaktordruckbehälter und insbesondere mit dem Bereich des Re­ aktorkerns verbindet. Aufgrund der Verbindung des Borlösungs­ speichers mit dem Reaktorkern wird die Borlösung auf direktem und schnellem Weg an den Ort der Brennelemente und der Lei­ stungserzeugung im Reaktorkern gebracht, so daß eine rasche Leistungsreduzierung möglich ist.

In einer besonders zweckdienlichen Ausführungsform ist das Entleerungsrohr U-förmig ausgebildet. Dabei sollte sein U- förmiger Bogen geodätisch oberhalb seiner Ausströmöffnung und ebenfalls oberhalb seiner Einströmöffnung liegen. Letztere ist im unteren Bereich des Borlösungsspeichers angeordnet.

Mit dieser Ausgestaltung des Entleerungsrohrs als auf dem Kopf stehendes U oder als auf dem Kopf stehender Siphon wird gewährleistet, daß im Normalbetrieb des Reaktors aus dem weitgehend abgeschlossenen Borlösungsspeicher keine Borlösung in den Reaktorkern gelangen kann. Erst bei Überschreiten ei­ ner gewissen Druckdifferenz zwischen dem Borlösungsspeicher und dem Reaktorkern steigt die Borlösung im Entleerungsrohr an und strömt in den Reaktorkern, sobald sie den U-förmigen Bogen überwunden hat.

Um zu vermeiden, daß sich in dem Entleerungsrohr Gase ansam­ meln, die die Funktionstüchtigkeit beeinträchtigen, ist im Bereich des U-förmigen Bogens bevorzugt eine Entgasungsöff­ nung vorgesehen.

Zum Zwecke des Druckausgleichs zwischen dem Borlösungsspei­ cher und dem restlichen Volumen des Reaktordruckbehälters sollte der Borlösungsspeicher in seinem oberen Bereich eine Öffnung aufweisen, durch die das im Reaktordruckbehälter be­ findliche Kühlmittel in den Borlösungsspeicher hinein- und auch aus diesem herausfließen kann.

Es ist äußerst vorteilhaft, wenn der Einströmwiderstand für das Kühlmittel in den Borlösungsspeicher geringer ist als sein Ausströmwiderstand aus dem Borlösungsspeicher heraus. Um dies zu erreichen, wird die Öffnung bevorzugt als sogenannte Borda-Mündung ausgeführt. Sie ist in "Meyers Lexikon Technik und exakte Naturwissenschaften", Bibliographisches Institut AG, Mannheim 1969, folgendermaßen definiert: "Düsenförmige Ausflußöffnung an Behältern, Kesseln und dgl., die dadurch gebildet wird, daß an einer kreisförmigen Wandöffnung ein nach Innen gerichtetes, scharfkantiges Rohrstück gleichen [oder geringfügig größeren] Durchmessers angesetzt ist".

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Borlösungsspeicher von einem Abströmrohr in Längsrichtung des Reaktordruckbehäl­ ters durchdrungen, wobei innerhalb des Abströmrohrs ein Teil­ bereich des Entleerungsrohrs verläuft. Dessen Ausströmöffnung für die Borlösung liegt insbesondere innerhalb des Abström­ rohrs.

Das Abströmrohr ist im Normalbetrieb mit Kühlmittel ange­ füllt. Der Vorteil des Abströmrohrs liegt darin, daß es zu­ sammen mit dem Entleerungsrohr und dem Reaktorkern ein mit­ einander kommunizierendes System bildet, vergleichbar mit miteinander kommunizierenden Röhren. Dies führt dazu, daß bei einem Absinken des Kühlmittels im Abströmrohr ein Unterdruck im Entleerungsrohr entsteht. Die Borlösung wird daher über die Einströmöffnung in das Entleerungsrohr eingesaugt und ge­ langt bei ausreichend hohem Unterdruck in den Reaktorkern.

Um diese Funktion des Abströmrohrs zu unterstützen, ist das untere Ende des Abströmrohrs bevorzugt unterhalb des Borspei­ chers angeordnet. Es weist dort insbesondere eine Blende auf. Aufgrund der Anordnung der Blende besitzt das Abströmrohr an seinem unteren Ende eine kleinere Öffnung und damit einen hö­ heren Strömungswiderstand als an seinem oberen Ende. Dies ge­ währleistet, daß bei Normalbetrieb eine geringere Kühlmittel­ menge durch die Blende abströmt als durch das obere Ende ein­ strömen könnte. Damit ist sichergestellt, daß im Normalbe­ trieb das Abströmrohr mit Kühlmittel angefüllt ist.

Bei einem Siedewasserreaktor, bei dem sich an den Reaktorkern ein Gemischdom mit einer Anzahl von Gemischrohren anschließt, ist in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung das Volu­ men des Borlösungsspeichers im wesentlichen vom Volumen zwi­ schen den Gemischrohren gebildet. Dies führt zu einer guten Ausnutzung des Volumens des Reaktordruckbehälters und ist mit einfachen konstruktiven Mitteln zu erreichen.

Für den Aufbau des Druckunterschieds zwischen dem Borlösungs­ speicher und dem Reaktorkern sind im wesentlichen thermische Volumenänderungen innerhalb des Borlösungsspeichers aufgrund von thermischen Veränderungen verantwortlich. Es ist daher vorteilhaft, wenn die Wärmeleitung in den Borlösungsspeicher hinein und aus dem Borlösungsspeicher heraus möglichst gut funktioniert. Da der Borlösungsspeicher von den Zwischenräu­ men zwischen den Gemischrohren gebildet und somit von diesen durchsetzt ist, ist es von Vorteil, die Anzahl der Gemisch­ rohre für einen guten Wärmetransport groß zu wählen. Insbe­ sondere ist es zweckdienlich, wenn die Anzahl der Gemisch­ rohre im Vergleich zu einem Reaktor gleichen Typs ohne in den Reaktordruckbehälter integrierten Borlösungsspeicher erhöht ist.

Um zu verhindern, daß im Normalbetrieb Borlösung aus dem Bor­ lösungsspeicher austritt, ist dieser lediglich zu einem Teil, vorzugsweise bis etwa zur Hälfte, mit der Borlösung ange­ füllt. Da die Borlösung eine um etwa 10% höhere Dichte als das Kühlmittel (in der Regel Wasser) aufweist, setzt sich die Borlösung im unteren Bereich des Borlösungsspeichers ab. Das verbleibende Volumen des Borlösungsspeichers ist mit Kühlmit­ tel angefüllt. Aufgrund von Diffusionsvorgängen bildet sich zwischen der Borlösung und dem Kühlmittel eine Übergangs­ schicht aus. Selbst Konvektionsvorgänge aufgrund von thermi­ schen Änderungen im normalen Betrieb des Reaktorkerns sind aufgrund der höheren Dichte der Borlösung lokal beschränkt, so daß die Übergangsschicht selbst nach mehreren Jahren le­ diglich eine unbedenkliche Schichtdicke aufweist. Eine Durch­ mischung der Borlösung mit dem Kühlmittel außerhalb des Bor­ lösungsspeichers ist also wirksam vermieden.

Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird gemäß der Er­ findung gelöst, indem die Borlösung aus dem innerhalb des Re­ aktordruckbehälters angeordneten Borlösungsspeicher über eine strömungstechnische Verbindung mit dem Reaktordruckbehälter in diesen bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckunter­ schieds zwischen dem Innenraum des Borlösungsspeichers und dem restlichen Innenraum des Reaktordruckbehälters einströmt. Der Druckunterschied wird bevorzugt ausschließlich von ther­ mischen Änderungen im Reaktordruckbehälter hervorgerufen.

Für das Verfahren gelten die in Bezug auf die Einrichtung aufgeführten Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen sinn­ gemäß.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Ausgestaltun­ gen und weitere Vorteile werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen jeweils in sche­ matischen Darstellung:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Reaktordruckbehälter ei­ nes Siedewasserreaktors mit einer in den Gemischdom integrierten Einrichtung zum Einspeisen einer Bor­ lösung bei Normalbetrieb,

Fig. 2 die Einrichtung gemäß Fig. 1 bei einem geringen Überdruck im Borlösungsspeicher,

Fig. 3 die Einrichtung gemäß Fig. 1 bei einem großen Überdruck im Borlösungsspeicher, der zu einem Ein­ strömen der Borlösung in den Reaktorkern führt, und

Fig. 4 die Einrichtung gemäß Fig. 1 bei einem abgesenkten Füllstand im Reaktordruckbehälter.

Gemäß Fig. 1 ist in einem (nur ausschnittsweise dargestell­ ten) Reaktordruckbehälter 2 eines Siedewasserreaktors ein Re­ aktorkern 4 angeordnet, von dem nur der obere Bereich darge­ stellt ist. An den Reaktorkern 4 schließt sich in Längsrich­ tung 6 des Reaktordruckbehälters 2 ein zylindrischer Gemisch­ dom 8 (auch als "Gemischkamin" bezeichnet) an. Der Gemisch­ dom 8 wird nach oben von einem gewölbten Deckel 10 begrenzt. Durch den Deckel 10 führen nach außen aus dem Gemischdom 8 heraus mehrere Separatorrohre 12. Im Gemischdom 8 verläuft in Längsrichtung 6 eine Anzahl von zueinander parallelen Ge­ mischrohren 14, die vom Reaktorkern 4 bis in den von dem Dec­ kel 10 gebildeten Raum 16 reichen.

Im Reaktorkern 4 wird ein Kühlmittel C, insbesondere Wasser, erhitzt, und es bildet sich ein Dampf-Wasser-Gemisch G. Die­ ses verläßt den Reaktorkern 4 und tritt vollständig in die Gemischrohre 14 ein, strömt durch diese hindurch und tritt über den Raum 16 in die Separatorrohre 12 ein. An diese schließen sich nicht näher dargestellte Separatoren an, die zur Abtrennung des Dampfs vom Wasser dienen.

Die Gemischrohre 14 durchstoßen im Bereich des Reaktorkerns 4 eine untere Bodenplatte 18 und im Bereich des Raums 16 eine obere Deckelplatte 20. Die (runde) Bodenplatte 18 und die (runde) Deckelplatte 20 erstrecken sich jeweils bis zu der Wand des Gemischdoms 8. Sie begrenzen mit dieser Wand das Vo­ lumen eines Borlösungsspeichers 22. Durch den Borlösungsspei­ cher 22 laufen die Gemischrohre 14 also hindurch.

Der Borlösungsspeicher 22 umfaßt einen unteren Bereich 24, der sich an die untere Bodenplatte 18 anschließt, einen obe­ ren Bereich 26, der unterhalb der oberen Deckelplatte 20 an­ geordnet ist, und einen zwischen diesen beiden liegenden Übergangsbereich 28. In der Deckelplatte 20 ist eine Öff­ nung 30 angeordnet, die den Außenraum des Borlösungsspei­ chers 22 mit seinem Innenraum verbindet. Durch die Öffnung 30 kann das Kühlmittel C oder das Dampf-Wasser-Gemisch G ein- oder ausströmen. Die Öffnung 30 ist bevorzugt als sogenannte Borda-Mündung ausgebildet.

Außer von den Gemischrohren 14 wird der Borlösungsspeicher 22 auch von mindestens einem Abströmrohr 34 durchdrungen. Es reicht vom Raum 16 bis in den Bereich des Reaktorkerns 4, und es weist an seinem dort gelegenen Ende eine Blende 36 auf.

Zwischen dem Borlösungsspeicher 22 und dem Reaktorkern 4 be­ steht über ein Entleerungsrohr 38 eine strömungstechnische Verbindung. Das Entleerungsrohr 38 ist als ein auf dem Kopf stehendes U mit einem U-förmigen Bogen 42 ausgebildet. Es be­ sitzt eine Einströmöffnung 40, die im unteren Bereich 24 des Borlösungsspeichers 22 angeordnet ist, sowie eine Ausström­ öffnung 44, die innerhalb des Abströmrohrs 34 nahe der Blende 36 angeordnet ist. Der U-förmige Bogen 42 durchstößt im oberen Bereich 26 die Wand zum Abströmrohr 34. Das Teil­ stück des Entleerungsrohrs 38 von der Einströmöffnung 40 bis zum Bogen 42 verläuft also innerhalb des Borlösungsspei­ chers 22, und das restliche Teilstück oder der rechte Schen­ kel verläuft im Abströmrohr 34. Zur Verhinderung der Ansamm­ lung von Gasen weist das Entleerungsrohr 38, insbesondere sein Bogen 42, eine kleine Entgasungsöffnung 45 auf.

Im unteren Bereich 24 befindet sich eine Borlösung B. Bevor­ zugt ist lediglich die Hälfte des Volumens des Borlösungs­ speichers 22 mit der Borlösung B angefüllt. Über die Öff­ nung 30 dringt in das restliche Volumen Kühlmittel C aus dem Außenraum ein. Im oberen Bereich 26 befindet sich daher rei­ nes Kühlmittel C. Im Übergangsbereich 28 bildet sich eine Übergangsschicht aus, die aus einem Gemisch aus der Borlö­ sung 8 und dem Kühlmittel C besteht. Diese Übergangsschicht bildet sich infolge von Diffusions- und Konvektionsvorgängen aus. Aufgrund der größeren Dichte der Borlösung B und auf­ grund der Befüllung des Borlösungsspeichers 22 lediglich bis zum unteren Bereich 24 mit der Borlösung B kann diese nicht über die Öffnung 30 und das Abströmrohr 34 in den Reaktor­ kern 4 gelangen. Da der U-förmige Bogen 42 weit im oberen Be­ reich 26 angeordnet ist, befindet sich darin in dem in Fig. 1 gezeigten statzonären Normalbetrieb ebenfalls lediglich Kühlmittel C. Die Borlösung B bleibt also trotz des offenen Strömungswegs, der durch das Entleerungsrohr 38 gebildet ist, im Borlösungsspeicher 22.

Das Entleerungsrohr 38, das Abströmrohr 34 und der Reaktor­ kern 4 bilden ein miteinander kommunizierendes System. Im stationären Normalbetrieb, d. h. wenn keine oder nur geringe Druck-, Temperatur- oder sonstige Änderungen aufgrund Lei­ stungsänderungen auftreten, gleicht der Druck im Borlösungs­ speicher 22 dem Druck im Reaktordruckbehälter 2 außerhalb des Borlösungsspeichers 22. Im Fall des stationären Normalbe­ triebs ist das Entleerungsrohr 38 mit. Borlösung B bis zu der gleichen Füllstandshöhe angefüllt wie der untere Bereich 24. Das Niveau der Übergangsschicht im Entleerungsrohr 38 und im Borspeicher 22 ist ebenfalls gleich.

In das Abströmrohr 34 strömt von oben das Kühlmittel C ein, wie es durch Pfeile angedeutet ist. Das Kühlmittel C in Form von Sattwasser wird dem Abströmrohr 34 aufgrund einer Ab­ scheidung von Wasser aus dem Dampf-Wasser-Gemisch G, der so­ genannten Sedimentation, im Raum 16 des Gemischdoms 8 bereit­ gestellt. Durch die Blende 36 ist gewährleistet, daß der Zu­ strom von sedimentiertem Sattwasser größer sein könnte als dessen Abströmung aus dem Abströmrohr 34. Das Abströmrohr 34 ist daher stets mit Sattwasser angefüllt.

Bei Leistungsänderungen, wie sie beispielsweise beim An- oder Abfahren auftreten, kommt es zu einer Temperaturänderung im Gemischdom 8. Durch Wärmeleitung wird die Temperaturänderung an den Borspeicher 22 weitergeleitet. Dort bewirkt die Tempe­ raturänderung eine Volumenänderung, die zu einer Druckände­ rung im Borspeicher 22 führt. Ein wichtiges Ziel der vorlie­ genden Einrichtung zur Einspeisung von Bor ist es, daß sich die Borlösung B bei betriebsüblichen Leistungsänderungen, den sogenannten Transienten, nicht mit dem Kühlmittel C im Reak­ tordruckbehälter 2 vermischt, und daß die Borlösung B im An­ forderungsfall selbsttätig (d. h. ohne äußere Anregung) und möglichst schnell in den Reaktorkern 4 strömt.

Fig. 2 zeigt einen Zustand, bei dem sich der Druck im Borlö­ sungsspeicher 22 aufgrund einer betriebsüblichen Transiente erhöht hat. Durch die Druckerhöhung steigt die Borlösung B im Entleerungsrohr 38 bis zu einem Niveau 46 an, das über der Füllstandshöhe der Borlösung B im unteren Bereich 24 liegt. Im Entleerungsrohr 38 befindet sich über der Säule der Borlö­ sung B die Säule der Übergangsschicht. Deren Niveau ist mit 48 bezeichnet. Weder das Gemisch der Übergangsschicht noch die Borlösung B gelangt also im Fall einer lediglich geringen Druckerhöhung in den Reaktorkern 4.

Der Druckanstieg im Borlösungsspeicher 22 erfolgt sowohl bei einer Temperaturerhöhung als auch bei einer Temperaturernied­ rigung. Bei einer Temperaturerhöhung dehnt sich das Volumen im Borlösungsspeicher 22 aus, wodurch ein Druck aufgebaut wird. Gleichzeitig strömt Kühlmittel C über die Öffnung 30 nach oben aus. Insbesondere bei der Ausgestaltung als Borda- Mündung weist die Öffnung 30 beim Ausströmen einen hohen Strömungswiderstand auf, so daß sich der erhöhte Druck im Borlösungsspeicher 22 nicht sofort abbauen kann.

Eine starke Temperaturerniedrigung führt zu einem Druckabfall im Reaktordruckbehälter 2. Da im Borlösungsspeicher 22 zu­ nächst noch die höhere Temperatur vorherrscht, führt dies dazu, daß ein Teil des Inhalts des Borlösungsspeichers 2 ver­ dampft. Die überschüssige Wärme aus dem Borspeicher 22 kann daher sowohl durch Wärmeleitung als auch durch Verdampfen ab­ geführt werden. Wegen Siedeverzugs der Borlösung B wird im wesentlichen lediglich das Kühlmittel C verdampfen. Durch die Dampfbildung erhöht sich das Volumen, so daß der Druck im Borlösungsspeicher 22 auch in diesem Fall ansteigt.

Auf die Höhe des Druckanstiegs wirkt sich neben der Rate der Temperaturänderung auch die Ausgestaltung der Öffnung 30 aus, da sie einen Strömungswiderstand und damit einen Widerstand gegen den Druckausgleich zwischen dem Borlösungsspeicher 22 und dem Außenraum bildet und den Druckaufbau begünstigt.

Die Dimensionierung der Öffnung 30 sowie des Entleerungs­ rohrs 38, insbesondere dessen Höhe, wird daher so gewählt, daß bei betriebsüblichen Transienten die Borlösung B im Bor­ lösungsspeicher 22 bleibt, und daß bei starken Änderungen, die nicht mehr betriebsüblich sind und bei Störfällen vorkom­ men, die Borlösung B selbsttätig ausströmt.

Fig. 3 zeigt einen solchen Zustand, bei dem infolge einer nicht-betriebsüblichen Änderung im Reaktorbetrieb der Über­ druck im Borlösungsspeicher 22 derart angestiegen ist, daß die Borlösung B über das Entleerungsrohr 38 in den Reaktor­ kern 4 einströmt und dort die Leistungsentfaltung hemmt. Ein solcher Zustand kann beispielsweise bei einem sogenannten ATWS-Störfall (Anticipated Transient Without Scram) auftre­ ten. Bei diesem nimmt infolge eines mangelhaften Einfahrens der Steuerstäbe in den Reaktorkern die Temperatur mit einer hohen Rate zu.

Der in Fig. 3 gezeigte Zustand kann auch bei einem Kühlmit­ telverlust-Störfall (KMV) auftreten, bei dem in Kühlmittel­ leitungen große Leckagen auftreten. Eine starke Absenkung des Kühlmittels C im Reaktordruckbehälter 2 führt zu einem abrup­ ten Druckabfall, so daß infolge der damit verbundenen Ent­ spannung das Kühlmittel C im Borlösungsspeicher 22 verdampft und sich der Druck im Borlösungsspeicher 22 erhöht.

Fig. 4 zeigt den Fall, daß bei einem abgesenkten Füllstand im Reaktordruckbehälter 2 die Borlösung B in den Reaktor­ kern 4 einströmt. Bei einer Absenkung des Füllstands steht im Bereich 16 nicht mehr ausreichend sedimentiertes Sattwasser zur Verfügung, so daß der Füllstand im Abströmrohr 34 auf das Niveau 50 absinkt. Da das Abströmrohr 34 und das Entleerungs­ rohr 38 nach Art von kommunizierenden Röhren miteinander ver­ bunden sind, bewirkt dies, daß ein Absinken des Füllstands im Abströmrohr 34 einen Unterdruck hervorruft. Die Borlösung B wird daher in das Abströmrohr 34 und damit in den Reaktor­ kern 4 eingesaugt.

Claims (14)

1. Einrichtung zum Einspeisen einer Borlösung (B) aus einem Borlösungsspeicher (22) in den Reaktordruckbehälter (2) eines Kernkraftwerks, dadurch gekennzeichnet, daß der Borlö­ sungsspeicher (22) innerhalb des Reaktordruckbehälters (2) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Borlö­ sungsspeicher (22) zum passiven Einspeisen der Borlösung (B) ausgebildet ist und mit dem Reaktorkern (4) des Reaktordruck­ behälters (2) strömungstechnisch in Verbindung steht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil­ volumen des Reaktordruckbehälters (2) oberhalb des Reaktor­ kerns (4) als Borlösungsspeicher (22) dient.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Borlö­ sungsspeicher (22) über ein Entleerungsrohr (38) mit dem Re­ aktordruckbehälter (2), insbesondere mit dem Bereich des Re­ aktorkerns (4), verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ent­ leerungsrohr (38) U-förmig ausgebildet ist, und daß sein U- förmiger Bogen (42) geodätisch oberhalb seiner Ausströmöff­ nung (44) sowie oberhalb seiner Einströmöffnung (40) liegt, wobei die Einströmöffnng (40) im unteren Bereich des Borlö­ sungsspeichers (22) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der U-för­ mige Bogen (42) eine Entgasungsöffnung aufweist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Borlö­ sungsspeicher (22) in seinem oberen Bereich eine Öffnung (30) aufweist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öff­ nung (30) als Borda-Mündung ausgebildet ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Borlö­ sungsspeicher (22) von einem Abströmrohr (34) in Längsrich­ tung (6) des Reaktordruckbehälters (2) durchdrungen ist, daß in dem Abströmrohr (34) ein Teilbereich des Entleerungs­ rohrs (38) verläuft, und daß dessen Ausströmöffnung (44) in­ nerhalb des Abströmrohrs (34) liegt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende des Abströmrohrs (34) unterhalb des Borlösungsspei­ chers (22) angeordnet ist und bevorzugt eine Blende (36) auf­ weist.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Borlö­ sungsspeicher (22) innerhalb des Reaktordruckbehälters (2) eines Siedewasserreaktors angeordnet ist, bei dem sich an den Reaktorkern (4) ein Gemischdom (8) mit einer Anzahl von Ge­ mischrohren (14) anschließt, wobei das Volumen des Borlö­ sungsspeichers (22) im wesentlichen von dem Volumen zwischen den Gemischrohren (14) gebildet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Gemischrohre (14) im Vergleich zu einem Reaktordruckbe­ hälter (2) ohne integrierten Borlösungsspeicher (22) erhöht ist.

13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Borlö­ sungsspeicher (22) nur zu einem Teil, vorzugsweise bis etwa zur Hälfte, mit der Borlösung (B) gefüllt ist.

14. Verfahren zum Einspeisen einer Borlösung (B) aus einem Borlösungsspeicher (22) in den Reaktordruckbehälter (2) eines Kernkraftwerks, dadurch gekennzeichnet, daß die Borlö­ sung (B) aus dem innerhalb des Reaktordruckbehälters (2) an­ geordneten Borlösungsspeicher (22) über eine strömungstech­ nische Verbindung mit dem Reaktordruckbehälter (2) in diesen bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckunterschieds zwi­ schen dem Innenraum des Borlösungsspeichers (22) und dem restlichen Innenraum des Reaktordruckbehälters (2) einströmt.