DE2023343C3 - Kernreaktor mit einem Sicherheitsbehälter und darfn untergebrachtem Reaktordruckgefäß und Druckabbausystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einem Sicherheitsbehälter und darin untergebrachtem Reaktordruckgefäß und Druckabbausystem, wobei das Reaktordruckgefäß in einer Druckkammer solcher Festigkeit angeordnet ist, daß sie bei einem Bersten des Reaktordruckgefäßes dem freiwerdenden Druck standhält und diese Druckkammer Verbindungen zu dem Druckabbausystem aufweist, deren freie Querschnitte insgesamt so bemessen sind, daß die nach dem Bersten des Reaktordruckgefäßes durchströmende Dampfmenge zumindest annähernd der Kondensationsleistung des Druckabbausystems entspricht Ein derartiger Kernreaktor ist aus der US-PS 32 07 671 und der Zeitschrift Nucleonics (1962) April, S. 96, bekannt. Bei den bekannten Kernreaktoren besieht die Möglichkeit, daß sich Teile des Reaktordruckgefäßes beim Bersten relativ weit bewegen können, so daß große Dampfmengen schlagartig aus dem Reaktordruckgefäß ausströmen. Auch besteht die Gefahr, daß diese Teile den oberen und unteren Abschluß oder die Verbindungen zum Druckabbausystem der Druckkammer beschädigen. Auch können beim Abreißen des Bodens des Reaktordruckgefäßes die Regelstäbe aus dem Reaktorkern herausgerissen werden

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, den bekannten Kernreaktor dahingehend zu verbessern, daß bei einem Bersten des Reaktordruckgefäßes der Sicherheitsbehälter nicht schlagartig mit hohem Druck belastet wird und Schaden durch sich bewegende Teile

ίο des Reaktordruckgefäßes weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kernreaktor dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß oberhalb des Deckels und unterhalb des Bodens des

Reaktordruckgefäßes je ein Auffangträgerrost angeordnet ist, dessen innerer, das Reaktordruckgefäß überdeckender Teil durch verschiebbare Riegel mit einem in der Druckkammer verankerten, äußeren Teil, in dem sich die Riegel befinden, kraftschlüssig

verbunden ist, und daß topfförmige Blöcke mit dem inneren Teil des oberhalb des Reaktordruckgefäßdekkels angebrachten Auffangträgerrostes verbunden sind, die der Form des Reaktordruckgefäßdeckels angepaßt, nahezu auf ihm aufsitzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem wassergekühlten Kernreaktor ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher geschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Kernreaktor mit

den Sicherheitseinrichtungen nach der Erfindung,

Fig.2 den oberen Teil des Kernreaktors mit einem Auffangträgerrost zum Auffangen des beim Bersten des Reaktordruckgefäßes möglicherweise abfliegenden Reaktordruckgefäßdeckels.

F i g. 3 den Auffangträgerrost nach F i g. 2.

Zunächst wird nun auf die F i g. 1 Bezug genommen. Sie zeigt einen kugelförmigen Sicherheitsbehälter 1, in dem ein Reaktordruckgefäß 2 angeordnet ist, in dem der Spaltvorgang des Kernbrennstoffes erfolgt. Das Reaktordruckgpfäß 2 hat einen Deckel 3 und einen Boden 4, aus dem Regelstabfühningsrohre 5 mit Regclstabanirieben 6 herausragen.

Der im Reaktordruckgefäß infolge der durch die Spaltung des Kernbrennstoffes freiwerdenden Wärme entstehende Dampf wird in einer Dampfleitung 7 aus dem Reaktordruckgefäß 2 abgeführt Diese Dampfleitung 7 durchstößt den Sicherheitsbehälter 1 und führt zum Verbraucher, zum Beispiel einer Dampfturbine.
Um das Reaktordruckgefäß 2 ist eine Druckkammer 8 angeordnet, die vorzugsweise aus Beton besteht. Die Druckkammer 8 ist oberhalb des Reaktordruckgefäßdeckels durch eine Dichtdecke 9 unter einem Auffangträgerrost 13 verschlossen. Hierzu werden noch nähere Einzelheiten unter Bezugnahme auf die F i g. 2 erläutert.

Nach unten hin umfaßt die Druckkammer 8 noch den Raum für die Regelstabfühningsrohre und die Regelstabantriebe und läßt den notwendigen Platz zur Demontage dieser Bauteile zu. Mit 10 ist eine Schleuse in der Druckkammer 8 bezeichnet, durch die die Druckkammer zugänglich ist. Da die Druckkammer im Falle eines Berstens des Reaktordruckgefäßes 2 den aus diesem freiwerdenden Druck auffangen muß, ist sowohl die Schleuse 10 als auch die Dichtdecke 9 entsprechend druckfest ausgebildet.

Der Bau einer Druckkammer um das Reaktordruckgefäß herum bedeutet keine übermäßige Kostenerhöhung des Kernkraftwerks, da ohnehin ein biologisches Schild rund um das Reaktordruckgefäß gebaut werden

muß. Diese biologische Abschirmung ist zur Verwirklichung der Erfindung derart zu gestalten, daß sie gleichzeitig die beschriebene Druckkammer 8 bildet. Außerhalb der Druckkammer 8 befindet sich im Sicherheitsbehälter 1 ein Druckabbausystem, wie ts z. B. S in der eingangs erwähnten Zeitschrifft »Atom und Strom« beschrieben ist.

Dieses Druckabbausystem wird mit Dampf aus der Dampfleitung 7 beaufschlagt, falls diese in einem sogenannten »oberen Ringraum« 11 reißt, der sich zwischen der Druckkammer 8 und dem Sicherheitsbehälter 1 in dessen oberem Teil befindet. Berstet hingegen das Reaktordruckgefäß 2 selbst oder die Dampfleitung 7 innerhalb der Druckkammer, so erfolgt die Dampfbeaufschlagung des Druckabbausystems durch eine öffnung 12, die ringscheibenförmig in der Wandung der Druckkammer die Dampfleitung 7 umgibt. Der freie Querschnitt dieser öffnung 12 ist so bemessen, daß die unter Zugrundelegung des beim Bersten des Reaktordruckbehälters max. freiwerdenden Druckes ausströmende Dampfmenge in etwa im Druckabbausystem kondensiert werden kann, so daß der Sicherheitsbehälter nicht mit hohen Drücken belastet wird.

Da man damit rechnen muß, daß bei einem unkontrollierten Druckanstieg im Reaktordruckgefäß dessen Deckel oder Boden beispielsweise durch ein Versagen der entsprechenden Flanschschrauben oder der Schweißnaht weggerissen wird, ist es erforderlich, diese Bauteile zusätzlich zu sichern.

Nunmehr wird anhand der F i g. 2 und 3 der bereits erwähnte Auffangträgerrost 13 näher beschrieben. Er besteht aus einem inneren, das Reaktordruckgefäß 2 überdeckenden Teil 13', der durch verschiebbare Riegel 14, 14', 14" usw. in einem in der Druckkammerwand vennkerten äußeren Teil 15 kraftschlüssig verbunden ist. Diese Riegel werden beispielsweise hydraulisch bewegt. Der Auffangträgerrest drückt auf die schon erwähnte Dichtdecke 9, die wie der Auffangträgerrost aus einem kreischeibenförmigen inneren Teil 18' und einem kreisringförmigen äußeren Teil 18 besteht.

An der Unterseite des inneren Teils 18' der Dichtdecke sind topfförmige Blöcke z. B. aus Stahlguß 19,20,21 und 22 angeordnet, die auf der Gegenseite die Form des Druckgefäßdeckels 3 haben und nahezu auf ihm aufsitzen. Der innere Teil 13' des Auffangträgerrostes 13, der innere Teil 18' der Dichtdecke und die Gußblöcke 19 sind miteinander verschraubt, so daß nach dem Zurückfahren der Riegel 14 diese Bauteile als eine Einheit herausgeschoben werden können und der Deckel 3 des Reaktordruckgefäßes frei zugänglich ist.

Beim Abreißen des Bodens des Reaktordruckgefäß bestünde die Gefahr, daß dieser die Regelstäbe aus dem Reaktorkern herausreißen könnte. Deshalb ist wenig unterhalb der RegL-tstabantriebe 6 in einem Absatz 16 der Druckkammer 8 ein weiterer Auffangträgerrost 17 angeordnet, der annähernd entsprechend dem Auffangträgerrost i3 aufgebaut ist.

Um bei einem Bersten der Druckgefäßwandung die Wände der Druckkammer 8 vor dem unverzögerten Aufprall von Teilen der Druckgefäßwandung zu schützen, sind gleichmäßig am Umfang und in der höhe des zylindrischen Teils des Druckgefäßes 2 verteilt abgestumpfte Pyramidenblöcke 18 in der Druckkammerwand verankert, die mit ihren freien Enden am Druckgefäß 2 nahezu anliegen. Diese Blöcke 18 können z. B. aus Gußeisen hergestellt sein. Die Anlagestellen der Blöcke 18 an der Druckgefäßwandung können dabei derart ausgebildet werden, daß sie stoßdämpfend wirken. Hierzu ist beispielsweise Keramik als Werkstoff geeignet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kernreaktor mit einem Sicherheitsbehälter und darin untergebrachtem Reaktordruckgefäß und Druckabbausystem, wobei das Reaktordruckgefäß in einer Druckkammer solcher Festigkeit angeordnet ist, daß sie bei einem Bersten des Reaktordruckgefäßes dem freiwerdenden Druck standhält und diese Druckkammer Verbindungen zu dem Druckabbausystem aufweist, deren freie Querschnitte insgesamt so bemessen sind, daß die nach dem Bersten des Reaktordruckgefäßes durchströmende Dampfmenge zumindest annähernd der Kondensationsleistung des Druckabbausystems entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb, des Deckels (3) und unterhaUj des Bodens (4) des Reaktordruckgefäßes je ein Auffangträgerrost (13 bzw. 17) angeordnet ist, dessen innerer, das Reaktordruckgefäß überdeckender Teil (13 in F i g. 2) durch verschiebbare Riegel (14,14', 14", 14" usw. in Fig. 2) mit einem in der Druckkammer (8) verankerten, äußeren Teil, in dem sich die Riegel befinden (15 in Fig. 2). kraftschlüssig verbunden ist, und daß topfförmige Blöcke (19,20,21,22 in Fi g. 2) mit dem inneren Teil (18) des oberhalb des Reaktordruckgefäßdeckels (3) angebrachten Auffangträgerrostes (113) verbunden sind, die der Form des Reaktordruckgefäßdeckels (3) angepaßt, nahezu auf ihm aufsitzen.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb des Bodens (4) des Reaktordruckgefäßes angeordnete Auffangträgerrost (17) sich wenig unterhalb der Regelstabantriebe befindet.

3. Kernreaktor nach den Ansprüchen I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß an den Wänden der Druckkammci (8) Blöcke (18) angeordnet sind, die mit ihren freien Enden das Reaktordruckgefäß (2) nahezu berühren.

4. Kernreaktor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Blöcke (18) aus eimern stoßdämpfenden Material, beispielsweise Keramik, bestehen und gleichzeitig als Wärmeisolierung dienen.