DE2302905A1

DE2302905A1 - Kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE2302905A1
Application number: DE19732302905
Authority: DE
Inventors: Ivan Dr Kausz; Helmut Dipl-Ing Stuenkel; Harald Dr Wille
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-01-22
Filing date: 1973-01-22
Publication date: 1974-07-25
Also published as: DE2302905C2; CH569346A5; ES422471A1; FR2214942B1; JPS49103092A; JPS58101199U; US3964965A; FR2214942A1; BE809118A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage mit einem Begasungs- und einem Abgassystem. Das Begasungssystem hat vor allem die Aufgabe, den bei Leichtwasserreaktoren, insbes. Druckwasserreaktoren erwünschten Überschuß an Wasserstoff in dem als Reaktorkühlmittel verwendeten V/asser sicherzustellen.

In Kernreaktoranlagen der vorgenannten Art entstehen radioaktive G-ase, die nicht direkt an die Umwelt abgegeben werden können. Deswegen hat man z.B. nach dem Aufsatz "Kerntechnische Hilfs- und Nebenanlagen" in dem Buch VGB-Kernkraftwerks-Seminar 1970, Seite 40, für die aus der Entgasung des Kühlmittels stammenden G-ase eine Zwischenlagerung unter Druck in sogenannten Abklingbehältern entsprechend der Halbwertszeit der strahlenden Anteile vorgesehen, bevor die Gase zusammen mit der Gebäudeabluft über den Abluftkamin ins Freie entlassen werden. Die bekannte Art der Abgasbehandlung ist aber dann nicht mehr anwendbar, wenn die Abgabe strahlender Stoffe im Hinblick auf den TJmweltsschutz noch stärker als bisher eingeschränkt werden muß. Deshalb sucht die Erfindung eine neue Lösung für die Behandlung der Gase in einer Kernreaktoranlage.

Die erfindungsgemäße Kernreaktoranlage ist dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem eine Gaszerlegungsan^ge und einen Speicher für strahlende Edelgase umfaßt, ,ärie in der GasZerlegungsanlage isoliert werden, während die anderen Bestandteile in das Begasungssystem zurückgeführt werden.

Bei der Erfindung wird mit der GasZerlegungsanlage dafür gesorgt, daß nur die strahlenden Edelgase zu speichern sind. Da die Edelgase nur einen kleinen Bruchteil von wenigen ppb der gesamten Gasmenge ausmachen, braucht man auch nur ein ent-

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sprechend kleines Speichervolumen. Dennoch wird mit dem kleinen Speicher eine Kontamination der Umwelt ausgeschlossen, weil die Edelgase überhaupt nicht abgegeben werden. Andererseits erreicht man dadurch, daß die anderen Bestandteile der bearbeiteten Grasmischung in das Abgassystem zurückgeführt werden, wirtschaftlich zu erfüllende Reinheitsforderungen an die Graszerlegungsanlage. Deshalb kann der Aufwand für die Gaszerlegungsanl age ohne weiteres in wirtschaftlichen G-renzen gehalten werden.

Die G-aszerlegungsanlage kann vorteilhaft in der Weise arbeiten, daß ein absatzweises Ausfällen in Wärmetauschern stattfindet, in denen entsprechend dem unterschiedlichen Verflüssigungspunkt der einzelnen Gase die gewünschten Anteile abtrennbar sind.

Es ist günstig, der G-aszerlegungsanlage eine Einrichtung zum Verbrennen von Wasserstoff und Sauerstoff vorzuschalten. Hierbei ist nicht eine übliche Verbrennung mit leuchtender Flamme gemeint, sondern eine katalytisch^ Umsetzung, da es nur darauf ankommt, daß schädlicher Sauerstoff entfernt wird. Zwischen der Gfaszerlegungsanlage und der Verbrennungseinrichtung empfiehlt sich die Anordnung einer Trocknungsanlage. Mit dieser kann das durch die Sauerstoffverbrennung entstehende Wasser entfernt werden.

Wie schon erwähnt, ist das neue Abgassystem besonders gut dafür geeignet, einer Bntgasungseinrichtung für die Kühlmittelreinigung von Leichtwasserreaktoren zugeordnet zu werden. Die Rüekführungsleitung, mit der die anderen Bestandteile in das Abgassystem zurückgeführt werden, kann dann an eine zur Kühlmittellagerung und -behandlung vorgesehene Einrichtung angeschlossen werden. Dabei geht es in erster Linie um den Wasserstoff und Stickstoff, der dem Kühlwasser zugesetzt wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der beiliegenden Figur schematisch vereinfacht dargestellt ist.

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Mit 1 ist der Reaktordruckbehälter eines Druckwasserleistungsreaktors von 1000 MWe bezeichnet, der einen in bekannter Weise aus Brennelementen zusammengesetzten Reaktorkern 2 umschließt. Das als Kühlmittel verwendete leichte Wasser durchströmt einen Primärkühlkreis 3 in Richtung des Pfeiles 4. Es gelangt dabei zunächst in einen Dampferzeuger 5, dann passiert es eine Hauptkühlmittelpumpe 6, die das Primärkühlmittel in Umlauf hält.

Parallel zur Hauptkühlmittelpumpe 6 ist ein Kühlwasser-Reinigungssystem 10 angeordnet, das ständig von etwa 10$ - 20$ des umlaufenden Kühlwassers durchströmt wird. Zum Reinigungssystem gehört auch eine Entgasungseinrichtung 11. In dieser werden aus dem Kühlwasser, das zunächst entspannt und abgekühlt wird, die darin enthaltenen Gase abgeschieden. Es handelt sich in erster Linie um Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Besonders wichtig sind die daneben in Mengen von 0,01 °/6o enthaltenen Edelgase Krypton und Xenon. Aus der Entgasungseinrichtung gelangt das Kühlwasser über eine Leitung in den Primärkühlkreis 3 zurück.

Die genannten Gase gelangen aus der Entgasungseinrichtung 11 . über eine Leitung 14 in einen Rekombinator 15. Dort findet unter Verbrauch von Wasserstoff eine Verbrennung des vorhandenen Sauerstoffes statt. Das dabei entstehende Wasser kann bei der Weiterführung des Gasstromes in einer Trocknungsanlage 16 ausgefällt und durch die Leitung 17 abgezogen werden. Die Trocknungsanlage 16 liegt zwischen dem Rekombinator 15 und einer als Ganzes mit 18 bezeichneten Gaszerlegungsanlage.

Die Gaszerlegungsanlage 18 arbeitet in bekannter Weise mit dem Kondensieren und absatzweisen Verdampfen der einzelnen Anteile der Gasmisehung in Wärmetauschern entsprechend der Verflüssigungstemperatur der einzelnen Anteile. Deshalb kann über eine Leitung 20 der größte Teil der vorhandenen Edelgase, insbes. Krypton und Xenon, zu einem Gasspeicher 21 geführt werden.

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Der Gasspeicher 21 kann als Stahlflasche ausgebildet sein. Zur besseren Anlagerung kann die Stahlflasche Aktivkohle enthalten. Hierbei kommt man schon mit relativ kleinen Mengen aus. So genügt z.B. ein Volumen von weniger als lmr, vorzugsweise sogar weniger als 0,1m3 zur Speicherung der im Laufe eines Betriebsjahres anfallenden Edelgase in einem Druckwasserleistungsreaktor von 1000 MWe.

Aus der GasZerlegungsanlage 18 gelangt der Wasserstoff durch eine leitung 23 in einen Behälter, der einer Einrichtung 24 zur Kühlmittellagerung und -behandlung zugeordnet ist. Von dort wird er erneut dem Kühlwasser zugesetzt oder er findet an anderer Stelle im Gassystem der Kernreaktoranlage Verwendung. Wesentlich ist dabei der Gesichtspunkt, daß die Reinheitsanforderungen des Wasserstoffes in bezug auf strahlende Bestandteile, insbes. auf Edelgase, nur so gering sind, daß die Gaszerlegungsanlage 18 wirtschaftlich herstellbar und zu betreiben ist.

Aus der Gaszerlegungsanlage 18 gelangt der in der Gasmischung noch vorhandene wesentliche Bestandteil Stickstoff zusammen mit einigen noch nicht abgeschiedenen Edelgasmengen durch eine Leitung 25 in einen Behälter 27. Dort wird durch Teilverdampfung oder Rektifikation eine Abtrennung auf den von der Anlage geforderten,für die Abgabe erforderlichen Reinheitsgrad vorgenommen. Die hier abgeschiedenen Edelgase gelangen über eine Leitung 28 in die schon erwähnten Gasspeicher 21, während eine Leitung 30 den Stickstoff zu Behältern der Kühlmittellagerung 24 oder an eine andere Stelle des Gassystems der Reaktoranlage zurückführen kann. Alternativ ist auch eine Ableitung in einen Kamin 32 der Kernreaktoranlage möglich.

5 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

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1. Kernreaktoranlage mit einem Begasungs- und einem Abgassystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem eine GasZerlegungsanlage (18) und einen Speicher (21) für strahlende Edelgase umfaßt, die in der Gaszerlegungsanlage isoliert werden, während die anderen Bestandteile in das Begasungssystem (24) zurückgeführt werden.

2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszerlegungsanlage (18) mit absatzweisem Ausfällen in Wärmetauschern arbeitet.

3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der GasZerlegungsanlage (18) eine Einrichtung (15) zum Verbrennen von Wasserstoff und Sauerstoff vorgeschaltet ist.

4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der GasZerlegungsanlage (18) und der Verbrennungseinrichtung (15) eine Trocknungsanlage (16) angeordnet ist.

5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgassystem einer Entgasungseinrichtung (11) der Kühlmittelreinigung (10) zugeordnet ist und daß die Rückführungsieitung (23,30) des Abgassystems an eine zur Kühlmittellagerung und -behandlung vorgesehene Einrichtung (24) angeschlossen ist.

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