DE2142950C3

DE2142950C3 - Safety containment system for sodium-cooled nuclear reactors

Info

Publication number: DE2142950C3
Application number: DE2142950A
Authority: DE
Inventors: Heinz 5000 Koeln Hillekum; Friedhelm Huelsmann; Ludwig Dipl.- Phys. Lange
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1970-10-24
Filing date: 1971-08-27
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2142950A1; DE2142950B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sicherheitsbehältersystem für natriumgekühlte Kernreaktoren zur Abgrenzung der Folgen eines Druck- und Temperaturanstiegs aufgrund des in der Reaktorzelle verdampfenden Natriums und zur Vermeidung der radioaktiven Gefährdung der Umgebung im Schadensfall, in dreimaliger Betonbauweise, bestehend aus einem inneren Containment, einem äußeren Containment und einem diese umfassenden Reaktorgebäude, wobei alle drei Schalen im wesentlichen aus rechteckigen und ebenen Wänden und Decken hergestellt sind und im inneren Containment ein Druckentlastungsraum mit einer Wärmesenke aus einem mit Natrium chemisch nicht reagierenden Materii.1 vorhanden ist, deren Funktion im Schadensfall von wärmeabführenden Rohrleitungen unabhängig ist, nach Patent 20 52 335.The present invention relates to a containment system for sodium-cooled nuclear reactors for Delimitation of the consequences of a pressure and temperature increase due to the evaporating in the reactor cell Sodium and to avoid the radioactive hazard to the environment in the event of damage, in three times Concrete construction, consisting of an inner containment, an outer containment and a this encompassing reactor building, all three shells being essentially rectangular and flat Walls and ceilings are made and in the inner containment a pressure relief space with a Heat sink made of a material which does not react chemically with sodium Damage is independent of heat-dissipating pipes, according to patent 20 52 335.

Dieses Sicherheitsbehältersystem wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch weiter verbessert, daß der die Wärmesenke enthaltende Druckentlastungsraum höher angeordnet ist als der den Reaktor enthaltende Raum. Es hat sich herausgestellt, daß bei dieser Anordnung die im Schadensfall im Reaktorraum auftretende Wärme schneller an die Wärmesenke abgeführt wird. In dem System, das beispielsweise aus Reaktorraum und Druckentlastungsraum besteht, bildet sich eine natürliche Konvektion aus, die durch das Höherlegen des Druckentlastungsraumes begünstigt "5 wird. Bei den üblichen Abmessungen der zur Zeit geplanten natriumgekühlten Leistungsreaktoren hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Oberkante der Wärmesenke einige Meter höher liegt als die höchste Stelle der Wärmequelle, also die Oberkante des Reaktordeckelraumes.This containment system is further improved according to the present invention in that the pressure relief space containing the heat sink is arranged higher than that of the reactor containing space. It has been found that with this arrangement, in the event of damage in the reactor space occurring heat is dissipated faster to the heat sink. In the system that, for example, from Reactor space and pressure relief space, a natural convection forms, which is caused by the Raising the pressure relief space is favored "5. With the usual dimensions of the currently planned sodium-cooled power reactors, it has proven to be useful if the upper edge the heat sink is a few meters higher than the highest point of the heat source, i.e. the upper edge of the Reactor cover space.

In Anspruch 6 der Hauptanmeldung wurde vorgeschlagen, daß die Wärmesenke im inneren Containment aus mehreren, an einer Wand befestigten Lamellen besteht. Eine vorteilhafte Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist für den Fall, daß die Wärmesenke aus mehreren parallelen senkrechten Scheiben besteht, dadurch gekennzeichnet, daß diese Scheiben Pratzen tragen, die auf entsprechenden Vorsprängen im Druckentlastungsraum ruhen. Diese Scheiben können außerhalb der Baustelle beispielsweise aus Stahlbeton hergestellt werden und gegen Ende der Bauzeit in den Druckentlastungsraum mit dem gewünschten Abstand voneinander eingehängt werden. Bei späteren Reparaturen oder Inspektionen bleibt der Raum unter diesen Scheiben zugänglich, weil diese Scheiben auf den angegebenen Vorsprüngen im Druckentlastungsraum verschoben werden können.In claim 6 of the main application it was proposed that that the heat sink in the inner containment consists of several slats attached to a wall consists. An advantageous embodiment according to the present invention is for the case that the Heat sink consists of several parallel vertical disks, characterized in that this Wear washer claws that rest on corresponding projections in the pressure relief space. These Panes can be made from reinforced concrete, for example, outside the construction site and towards the end of the Construction period in the pressure relief space with the desired distance from each other. During later repairs or inspections, the space under these panes remains accessible because they Washers can be moved on the specified projections in the pressure relief space.

In Anspruch 7 der Hauptanmeldung wurde vorgeschlagen, daß das äußere Containment außen mit einer Stahlblechhaut gasdicht abgedichtet ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Stahlblechhaut allseitig mit Ausnahme des Bodens in einem geringen Abstand vom äußeren Containment angeordnet ist.In claim 7 of the main application it was proposed that the outer containment outside with a Sheet steel skin is sealed gas-tight. An advantageous development according to the present invention is characterized in that this sheet steel skin on all sides with the exception of the bottom in a small amount Distance from the outer containment is arranged.

Diese Siahlblechhaut wird mit nachgiebigen Zwischenstücken am äußeren Containment befestigt. Durch diese Anordnung werden Spannungen auf Grund unterschiedlicher Dehnungen von Beton und Stahlblechhaut vermieden. Diese Anordnung gestattet weiterhin, die Gasdichtigkeit der Stahlblechhaut zu überprüfen sowie im Schadensfall den Zwischenraum zwischen dem Beton-Containment und der Stahlblechhaut unter einen geringen Unterdruck zu setzen, so daß keinerlei Gase nach außen dringen können. Diese Anordnung bietet gegenüber der in der Hauptanmeldung vorgeschlagenen Anordnung erhebliche Vorteile und Einsparungen. Nach den Vorschlägen der Hauptanmeldung sollte der wesentlich größere Raum zwischen dem äußeren Containment und dem aus Gründen des WetterschutzesThis sheet metal skin is made with flexible spacers attached to the outer containment. With this arrangement, tensions are due to different Elongation of concrete and sheet steel skin avoided. This arrangement still allows the Check the gas-tightness of the sheet steel skin and, in the event of damage, the space between the To put concrete containment and the sheet steel skin under a slight negative pressure, so that no gases whatsoever can penetrate outside. This arrangement offers compared to that proposed in the main application Arrangement significant benefits and savings. According to the proposals of the main application, the Much larger space between the outer containment and that for reasons of weather protection

■50 erforderlichen Reaktorgebäude unter einen geringen Unterdruck gesetzt werden. In einem solchen Reaktorgebäude sind naturgemäß die möglichen Undichtigkeiten wesentlich größer und zahlreicher, so daß das Unterdrucksystem sowie die dazugehörige Filteranlage größer ausgeführt werden müssen. Die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet es jedoch, die geringen durch die Stahlblechhaut eindringenden Gasmengen nach innen in das äußere Containment zu fördern, so daß zumindest für eine gewisse Zeit keine Gase nach außen abgegeben werden müssen.■ 50 required reactor buildings under a low Negative pressure can be set. The possible leaks are naturally in such a reactor building much larger and more numerous, so that the vacuum system and the associated filter system need to be made larger. The arrangement according to the present invention allows, however, the small amounts of gas penetrating through the sheet steel skin to the inside into the outer containment promote, so that at least for a certain time no gases have to be released to the outside.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, auch das innere Containment innen mit einer gasdichten Stahlblechhaut auszukleiden. Diese Stahlblechhaut wird im Schadensfall auf Grund von Wärmespannungen vermutlich undicht werden, sie hat aber im Normalbetrieb den Vorteil, daß die Verluste des im inneren Containment enthaltenen Inert-Gases, z. B. Stickstoff, gering bleiben.Furthermore, it has been found to be useful lining the inner containment with a gas-tight sheet steel skin. This sheet steel skin is in the event of damage due to thermal stresses will probably leak, but it has in normal operation the advantage that the losses of the inert gas contained in the inner containment, e.g. B. nitrogen, stay low.

Die Figur zeigt in einem senkrechten Schnitt durch das Sicherheitsbehältersystem ein mögliches Ausfühmngsbeispiel der Erfindung, wobei die Unterschiede gegenüber Figur 1 der Hauptanmcldung deutlich werden. In der Figur ist Teil 1 der Reaktortank aus Stahl und Teil 2 der biologische Schild aus Beton. Teil 3 ist eine Betonwand des inneren Containments, während Teil 4 eine Betonwand des äußeren Containments darstellt Teil 6 ist eine Betonwand des Reaktorgebäudes. Tef! 7 ist der Reaktordeckelr2um, der mit dem inneren Containment (3) verbunden ist und gegen den Raum des äußeren Containments (4) durch die Haube (8) abgeschlossen ist Teil 9 ist der sogenannte Druckentlastungsraum, der mit der Reaktorzelle (12) durch obere Kanäle (31) und untere Kanäle (32) verbunden ist. Teil 14 ist eine von drei Primärzellen, in denen die Natriumpumpen und Zwischenwärmetauscher unterge-The figure shows a possible exemplary embodiment in a vertical section through the containment system of the invention, the differences compared to Figure 1 of the main application being clear will. In the figure, part 1 is the steel reactor tank and part 2 is the concrete biological shield. Part 3 is a concrete wall of the inner containment, while part 4 a concrete wall of the outer containment represents part 6 is a concrete wall of the reactor building. Tef! 7 is the reactor cover, which is connected to the inner containment (3) is connected and against the space of the outer containment (4) through the hood (8) Part 9 is the so-called pressure relief chamber, which is connected to the reactor cell (12) through the upper Channels (31) and lower channels (32) is connected. Part 14 is one of three primary cells in which the Sodium pumps and intermediate heat exchangers under

bracht sind. Im Druckantlastungsraum {9) sind mehrere als Wärmesenke wirkende Scheiben (33) eingehängt, die jeweils auf zwei entsprechend geformten Vorsprüngen (34) ruhen. Teil 35 ist ein Raum unterhalb der Primärzellen (14) sowie unterhalb des Druckenilastungsraumes (9), der nicht zum inneren Containment gehörL Teil 36 ist eine Stahlblechhaut, mit der das innere Containment (3) ausgekleidet ist Teil 37 ist eine das äußere Containment umgebende Stahlblechhaut, die in einem geringen Abstand vom äußeren Containment (4) angeordnet ist Teil 38 ist ein schematisch angedeutetes Gebläse, das einen Zwischenraum (39) zwischen der Stahlblechhaut (37) und dem äußeren Containment (4) unter einen geringen Unterdruck setzt und die dort eindringenden Gase in das äußere Containment (4) hineinfördert.are brought. Several disks (33), which act as heat sinks and each rest on two correspondingly shaped projections (34), are suspended in the pressure loading space {9). Part 35 is a space below the primary cells (14) and below the pressure load space (9), which does not belong to the inner containment. Part 36 is a sheet steel skin with which the inner containment (3) is lined.Part 37 is a sheet steel skin surrounding the outer containment , which is arranged at a small distance from the outer containment (4). Part 38 is a schematically indicated fan that places a space (39) between the sheet steel skin (37) and the outer containment (4) under a slight negative pressure and that penetrates there Gases conveyed into the outer containment (4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Containment system for sodium-cooled nuclear reactors to demarcate the consequences of a Pressure and temperature rise due to the sodium evaporating in the reactor cell and to the Avoiding the radioactive hazard eggs Environment in the event of damage, in three-fold concrete construction, consisting of an inner containment, an outer containment and a reactor building encompassing this, with all three Trays are essentially made of rectangular and flat walls and ceilings and are im inner containment a pressure relief space with a heat sink made of a chemical with sodium non-reactive material is present, whose function in the event of damage from heat-carrying Piping is independent, according to claim 1 of patent 2052335, characterized in that that the pressure relief space (9) containing the heat sink is arranged higher than the space (12) containing the reactor.

2. containment system according to claim 1, wherein the heat sink in the pressure relief space consists of several parallel vertical panes attached to a wall, characterized in that that these disks wear claws on corresponding projections (34) in the pressure relief space (9) rest.

3. Security containment system according to claim 1, wherein the outer containment outside with a gas-tight sheet steel skin, characterized in that this sheet steel skin (37) on all sides with the exception of the bottom at a short distance from the outer containment (4) is arranged.

4. Safety container system according to claim 3, characterized in that the intermediate space (39) between the sheet steel skin (37) and the outer containment (4) with respect to the environment has a slight negative pressure.