DE2115264A1

DE2115264A1 - Pressure reducing containment - for liquid sodium reactor plants

Info

Publication number: DE2115264A1
Application number: DE19712115264
Authority: DE
Inventors: Vaclav Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe. G21c 19-22 Prech
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1971-03-30
Filing date: 1971-03-30
Publication date: 1972-10-05

Abstract

Safety system for a reactor building containment applicable to liquid sodium cooled reactor plants, in which the domed roof of the building is separated from the operating area by a ceiling with pressure sensitive diaphragms. Alternatively or additionally, circumferential cells with diaphragms can be constructed around the containment wall. The dome space or cells are purged and filled with an inert gas and the pressure differential across the dividing ceiling equalised to containment pressure which is maintained slightly negative. Release of liquid sodium into the operating area would precipitate a rapid pressure increase due to sodium/air/moisture reaction which would be relieved by the diaphragms with consequent overall pressure drop.

Description

Einrichtung zur Abschwächung von Unfallfolgen in Reaktoranlagen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abschwächung von Unfallfolgen, erzeugt durch Freisetzung von Kühlmittel, z.B. flüssigem Natrium, in Räume mit mit dem Kühlmittel reagierenden Gasen in Reaktoranlagen.Device for mitigating the consequences of accidents in reactor plants The invention relates to a device for attenuating the consequences of an accident, generated by Release of coolant, e.g. liquid sodium, into rooms with the coolant reacting gases in reactor systems.

Besonders schwerwiegend sind die Folgen eines Natrium-Luft-Unfalles in Natriumbetrieben mit radioaktivem, flüssigem Natrium z.B.The consequences of a sodium-air accident are particularly serious in sodium plants with radioactive, liquid sodium e.g.

im schnellen Natriumreaktor. Ein derartiger Natrium-Luft-Unfall entsteht durch Reaktion von plötzlich freigesetztem Natrium mit Luft. Die Reaktion verläuft sehr schnell und hat einen Temperatur-und Druckanstieg zur Folge, deren Maxima in ca. 6 Sekunden bei ungefähr 10000C und über 3 Atü liegen. Die Reaktorhallen für den schnellen Natriumreaktor werden bisher fEir diese maximalen Werte ausgelegt. Der Aufwand für solche Reaktorhallen wird dadurch sehr hoch.in the fast sodium reactor. Such a sodium-air accident occurs by reacting suddenly released sodium with air. The reaction proceeds very quickly and results in an increase in temperature and pressure, the maxima of which are in about 6 seconds at about 10000C and over 3 Atü. The reactor halls for the fast sodium reactors have so far been designed for these maximum values. This makes the effort for such reactor halls very high.

Es sind Anlagen zur Druckunterdrückung bei Kernreaktoren mit einer äußeren Sicherheitshülle und einer inneren sich mindestens über einen Teilbereich des Umfangs erstreckenden zylindrischen inneren Sicherheitshülle und Anordnung der Reaktoranlagenteile unterhalb einer waagerechten Zwischendecke bekannt (OS 1 917 184). Bei diesen Anlagen ist der ringförmige, einschmelzbares Material enthaltende Kondensationsraum zwischen äußerer und innerer Sicherheitshülle über bei vorgegebenem Differenzdruck selbsttätig öffnende Klappen im unteren Bereich des Kondensationsraumes mit dem Anlageraum und über Klappen- im oberen Bereich mit dem Ausgleichsraum oberhalb der Zwischendecke in Verbindung stehend. Durch radiale Zwischenräume, zumindest im unteren Bereich des Kondensationsraumes,sind einzelne, sich mit Schmelz und Kondensationswasser füllende Wassersperren gebildet.There are systems for pressure suppression in nuclear reactors with a outer safety envelope and an inner one at least over a partial area the circumference extending cylindrical inner Security cover and arrangement of the reactor system parts below a horizontal false ceiling known (OS 1 917 184). In these systems, the ring-shaped, meltable Condensation space containing material between the outer and inner safety envelope via flaps in the lower area that open automatically at a given differential pressure of the condensation room with the plant room and via flaps in the upper area with standing in connection with the compensation space above the false ceiling. By radial Gaps, at least in the lower area of the condensation space, are individual, water barriers filled with melt and condensation water were formed.

Auch sind dampfgekühlte Kernreaktoren bekannt (DAS 1 221 735), deren wesentliche Bauteile wie Spaltzone, Verdampfer, Pumpen und Umwälzgebläse zum Umwälzen des Kuhldampfes durch die Spalt zone in einem kugelförmigen Reaktorbehälter angeordnet sind. Die Dampferzeuger und in bekannter Weise auch die Spaltzone sind kugelförmig ausgebilAet wobei die Spaltzone-. miteinem sieaumschließenden Abschirmblock und den Wrigen Aggregaten in ebenfalls bekannter Weise in der unteren Hälfte des kugelförmigen Reaktorbehälters angeordnet sind. Die obere Hälfte nimmt Krane und Speicher für Sicherheitsflutwasser auf.Steam-cooled nuclear reactors are also known (DAS 1 221 735), their essential components such as gap zone, evaporator, pumps and circulation fan for circulation of the cooling steam through the gap zone in a spherical reactor vessel are. The steam generator and, as is known, the gap zone are spherical trained whereby the cleavage zone. with an enclosing shielding block and the Wrigen aggregates in also known manner in the lower half of the spherical Reactor vessel are arranged. The upper half takes cranes and storage for Safety flood water on.

Derartige Einrichtungen sind aber als Sicherheitsanlagen für mit Flüssigmetallen gekühlte Kernreaktoren, wie z.B. natriumgekühlte Schnelle Brüter, ungeeignet, da einerseits die Wasser sperren oder das Sicherheitsflutwasser mit dem flüssigen Metall, z.B. Natrium, in unerwünschter Weise zu basischen Verbindungen reagiert und andererseits die Reaktor innenräume überfluten würde, für den Fall, daß Natrium in diese Innenräume eintritt.Such facilities are, however, used as safety systems for with liquid metals Cooled nuclear reactors, such as sodium-cooled fast breeders, unsuitable because on the one hand block the water or the safety flood water with the liquid metal, e.g. sodium, reacts undesirably to form basic compounds and on the other hand the reactor interiors would flood in the event that sodium entered these interiors entry.

Die Erfindung hat dahingegen zur Aufgabe, eine Einrichtung zu schaffen, mit der es mit einfachen, kostensparenden Maßnahmen gelingt, die Folgen z.B. eines Kühlmittelbrandes in.der Reaktoranlage abzuschwächen und die Auslegung z.B. der Reaktorhallen aufgeringere Werte als für die maximale Druck- und Hitzewerte bei einem Brand ausgelegten Werte zu mindern.In contrast, the object of the invention is to create a device with which it is possible to use simple, cost-saving measures to avoid the consequences of, for example, a The coolant fire in the reactor system and the design, e.g. of the Reactor halls lower values than for the maximum pressure and heat values to reduce values exposed to fire.

Die Lösung dieser Aufgabe sieht dazu vor, daß von den Räumen Teilräume mit Wänden abgeteilt sind, die mit Öffnungselementen, die auf Druckunterschiede ansprechen, versehen sind und daß in die abgeteilten Räume ein mit dem Kühlmittel nicht reagierendes Gas oder Gasgemisch eingefüllt ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in einer Reaktoranlage mit gewölbtem Reaktordach zumindest der obere Teil mittels einer mit den Öffnungselementen, die auf Druckunterschiede ansprechen, versehenen Zwischendecke getrennt ist. Dabei kann die Zwischenwand eine Folie und die Öffnungselemente aus Zerreißfolie oder dergleichen sein, die bei leichtem Überdruck im unteren Teil des Behälters sprengbar ist. Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung sieht vor, daß die Zwischenwand aus festem Material besteht.The solution to this problem provides that sub-rooms of the rooms are partitioned off with walls, with opening elements that respond to pressure differences respond, are provided and that in the partitioned rooms with the coolant unreactive gas or gas mixture has been filled. An advantageous further development the invention provides that in a reactor system with a domed reactor roof at least the upper part by means of one with the opening elements that respond to pressure differences address, provided false ceiling is separated. The partition wall can be a Foil and the opening elements made of tear film or the like, which at light Overpressure in the lower part of the container can be exploded. Another form of training the invention provides that the partition consists of solid material.

Als weitere Schutzmaßnahme gemäß der Erfindung ist vorsehbar, daß an der Wandung des unteren Teils des Behälters, zusätzlich zu den Räumen zwischen der Zwischendecke und dem oberen Teil, weitere mit nicht reagenzfähigem Gas gefüllte Räume angeordnet sind, die ebenfalls auf Druckunterschiede ansprechende Öffnungselemente aufweisen.As a further protective measure according to the invention it can be provided that on the wall of the lower part of the container, in addition to the spaces between the false ceiling and the upper part, others filled with non-reactive gas Spaces are arranged that also respond to pressure differences opening elements exhibit.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur im folgenden näher erläutert.The invention is illustrated by means of an exemplary embodiment by means of the figure explained in more detail below.

Nach der Figur besteht das Reaktorgebäude 1 aus einer äußeren zylindrischen Sicherheitshülle 7 mit einem gewölbten oberen Teil 4 sowie einem gewölbten Unterteil 8, welches in Erdreich eingebettet ist. Die eigentliche Reaktoranlage 9 liegt im unteren Teil 5 des Reaktorgebäudes 7 sowie im Bodenteil 8. Im unteren Teil 5 der Reaktoranlage, insbesondere auf der Bodenplatte 10, sind z.B. Instrumente bzw. Greifvorrichtungen angeordnet, welche von in diesem Teil befindlichem Personal bedienhar sind.According to the figure, the reactor building 1 consists of an outer cylindrical Safety envelope 7 with a curved upper part 4 and a curved lower part 8, which is embedded in the ground. The actual reactor plant 9 is located in lower part 5 of the reactor building 7 and in the bottom part 8. In the lower part 5 of the Reactor systems, in particular on the base plate 10, are, for example, instruments or gripping devices arranged, which are operated by personnel located in this part.

Die eigentliche Reaktoranlage 9 besteht in an sich bekannter Weise aus einem Reaktordruckgefäß, aus verschiedenen Kühlkreisläufen, Warllleaustauschern, Dampferzeugern, primären Kühlpumpen usw. Kühlmittel ist in diesem Ausführungsbeispiel flüssiges Natrium, welches aus der Reaktoranlage 9 in den unteren Teil bzw. Luftraum 5 bei Schadensfällen eindringen kann.The actual reactor system 9 consists in a manner known per se from a reactor pressure vessel, from various cooling circuits, Warllle exchangers, Steam generators, primary cooling pumps, etc. refrigerants is in this Embodiment liquid sodium, which from the reactor system 9 in the lower Part or air space 5 can penetrate in the event of damage.

Da der gesamte Innenraum der Reaktoranlage, das heißt der untere Teil5 und der obere Teil 4, unter einem gewissen Unterdruck gegenüber der Außenatmosphäre stehen, ist der obere Teil 4 als Gewölbe ausgebildet. Dieser obere Teil 4 kann mittels einer Trennwand bzw.Since the entire interior of the reactor plant, i.e. the lower part5 and the upper part 4, under a certain negative pressure in relation to the outside atmosphere stand, the upper part 4 is designed as a vault. This upper part 4 can by means of a partition or

einer Zwischendecke 3, welche selbsttragend ist, von dem unteren Teil 5 bzw. von den Reaktoranlagen 9 getrennt werden. Die Zwischendecke 3 kann dabei aus einer Kunststoffolie oder Metallfolie bestehen, in welche Öffnungen 12 eingelassen sind, die mit auf Druckunterschiede zwischen dem oberen Teil 4 und dem unteren Teil 5 ansprechenden Öffnungselementen 12 verschlossen sind. Die Decke kann aber auch aus einem festeren Material, z.B. Spannbeton hergestellt sein, in welche wiederum Öffnungen eingelassen sind, die mit z.B.a false ceiling 3, which is self-supporting, from the lower part 5 or are separated from the reactor systems 9. The false ceiling 3 can consist of a plastic film or metal foil, in which openings 12 are made are that with on pressure differences between the upper part 4 and the lower part 5 attractive opening elements 12 are closed. But the ceiling can also be made of a stronger material, e.g. prestressed concrete, in which in turn Openings are let in with e.g.

Uberdruckvent i len 12 ähnlichen Öffnungsmechanismen verschlossen sind. Unter dieser Zwischendecke 3 können an Trägern 11 weitere Greif- bzw. Kranvorrichtungen angeordnet werden.Overpressure valves 12 similar opening mechanisms are closed are. Under this false ceiling 3, further gripping or crane devices can be mounted on carriers 11 to be ordered.

Der Druck im oberen Teil 4 und im unteren Teil 5 der Reaktoranlagen 7 ist im Normalfall gleich. Das Gas, welches allerdings in den oberen Teil 4 über Rohrleitungssysteme 13 einfüllbar ist, ist ein gegenüber Natrium reagenzunfähiges Gas. Im unteren Teil 5 der Reaktoranlage ist eine gewöhnliche Luftatmosphäre mit etwas Unterdruck eingefüllt, damit dort anwesende Menschen frei atmen können.The pressure in the upper part 4 and in the lower part 5 of the reactor systems 7 is usually the same. The gas, which, however, in the upper part 4 over Pipeline systems 13 can be filled, is not capable of reacting with sodium Gas. In the lower part 5 of the reactor system there is a normal air atmosphere Filled in a little negative pressure so that people present there can breathe freely.

Bei einem Reaktorunfall, d.h. in den unteren Teil S tritt durch den Boden oder an anderer Stelle flüssiges Natrium ein, entsteht eine Natrium-Luft-Reaktion. Das entstehende Natriumoxyd expandiert sehr schnell in die Räume 5. Der dabei entstehende plötzliche Druckanstieg und Hitzeanstieg bewirkt nunmehr aber, daß sich die Öffnungselemente 12 in der Zwischendecke 3 öffnen und das expandierende Natriumgas mit dem inerten Gas, welches sich im oberen Teil 4 befindet, in Berührung kommt. Da dieses inerte Gas mit Natrium nicht reagiert, wird die Reaktion von Natrium mit Luft bzw.In the event of a reactor accident, i.e. the lower part S passes through the If liquid sodium enters the soil or elsewhere, a sodium-air reaction occurs. The resulting sodium oxide expands very quickly into spaces 5. The resulting Sudden increase in pressure and heat increase now causes the opening elements 12 open in the false ceiling 3 and the expanding sodium gas with the inert Gas, which is located in the upper part 4, comes into contact. Since this is inert Gas does not react with sodium, the reaction of sodium with air resp.

dem Wasserdampf der Luft abgebremst. Dadurch kann der Druck innerhalb der Reaktoranlage, d.h. der Druck äuf das Gewölbe der Reaktoranlage und auf die Außenwände nicht weiter ansteigen und die Auslegung der Reaktorhallen kann auf einen Wert, der unter dem maximalen Wert liegt, ausgelegt werden.slowed down by the water vapor in the air. This allows the pressure within the reactor system, i.e. the pressure on the vault of the reactor system and on the Outer walls do not rise any further and the layout of the reactor halls can be reduced to one Value that is below the maximum value can be interpreted.

An den Außenwänden 14 im unteren Teil 5 der Reaktoranlage bzw.On the outer walls 14 in the lower part 5 of the reactor system or

des Reaktorgebäudes 7 können weitere Räume 15 (schematisch dargestellt) angeordnet werden welche in ihren Wandungen 17 jeweils Öffnungen 16 aufweisen, die auch wiederum auf Druckunterschiede zwischen den Räumen 15 und dem Raum im unteren Teil 5 der Reaktoranlage ansprechen. Die Räume 15 sind ebenfalls mit mit dem flüssigen bzw. gasförmigen Natrium nicht reagierendem Gas aufgefüllt.of the reactor building 7, further rooms 15 (shown schematically) are arranged which in their walls 17 each have openings 16 that also again on pressure differences between the rooms 15 and the room below Address part 5 of the reactor system. The rooms 15 are also with the liquid or gaseous sodium non-reacting gas.

Claims

Patent claims:

1,) Device for mitigating the consequences of accidents, generated by release of coolant, e.g. liquid sodium, in rooms with reacting with the coolant Gases in reactor systems, characterized in that sub-rooms (4) of the rooms are separated with walls (3), those with opening elements (12), which are based on pressure differences respond, are provided and that in the separated rooms (4) with the coolant unreactive gas or gas mixture has been filled.

2. Device according to claim 1, characterized in that in one Reactor system with a domed reactor roof, at least the upper part (4j by means of a provided with the opening elements (12) which respond to pressure differences Partition (3) is separated.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the intermediate ceiling (3) is a film, and that the opening elements (12) made of tear-away film or the like are formed, which at overpressure in the lower part (5) of the container (7) burst open.

4. Device according to claim 1 and 2, characterized in that on the wall (14) of the lower part (5) of the container (7) in addition to the space (4) between the partition (3) and the upper part more with non-reacting Gas-filled spaces (15) are arranged, which are also responsive to pressure differences Have opening elements (16).