DE2316066C2

DE2316066C2 - Nuclear reactor, especially pressurized water reactor

Info

Publication number: DE2316066C2
Application number: DE2316066A
Authority: DE
Inventors: Leonhard 8501 Rückersdorf Irion; Hans-Peter Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Schabert; Franz Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Winkler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-30
Filing date: 1973-03-30
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE2316066A1; GB1448071A; JPS5052496A; BE812699A; JPS5729677B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor, insbesondere einen Druckwasserreaktor, mit einem Reaktordruckbehältei, der einen Reaktorkern enthält, mindestens eine Leitung aufweist, die zu einem Dampferzeuger führt, und der mindestens eine Leitung mit Hauptkühlmittelpumpe aufnimmt, die vom Dampferzeuger ausgeht, sowie mit einem System zum Einleiten von Notkühlwasser für den Fall des Bruchs einer dieser Leitungen, bestehend aus Notkühlleitungen, die zum Teil direkt in diese Leitungen zwischen Reaktordruckbehälter und Dampferzeuger einmünden, und mehreren weiteren Notkühlleitungen.The invention relates to a nuclear reactor, in particular a pressurized water reactor, with a reactor pressure vessel, which contains a reactor core, has at least one line leading to a steam generator and which takes at least one line with the main coolant pump that comes from the steam generator, as well as a system for introducing emergency cooling water in the event that one of these breaks Lines, consisting of emergency cooling lines, some of which go directly into these lines between reactor pressure vessels and steam generator open out, and several other emergency cooling lines.

Das deutsche Patent 22 07 870 hat einen Kernreaktor mit einem Notkühlsystem zum Gegenstand, das neben üblichen Anschlüssen an die Leitungen des sogenannten Primärkühlkreises weitere Notkühlleitungen aufweist. Mit diesen wird das Brennelement-Lagerbecken an das Notkühlsystem angeschlossen, damit das Beckenwasser als Notkühlmittel genutzt werden kann. Es wird dann über die vorgenannten Anschlüsse in den Primärkreis und damit in den Reaktordruckbehälter eingespeist.The German patent 22 07 870 has a nuclear reactor with an emergency cooling system for the subject, the next usual connections to the lines of the so-called primary cooling circuit further emergency cooling lines. With these, the fuel element storage pool is connected to the emergency cooling system, so that the pool water can be used as an emergency coolant. It is then fed into the primary circuit via the aforementioned connections and thus fed into the reactor pressure vessel.

Aus der Zeitschrift» Atomwirtschaft«, Nov. 1971, Seite 462, ist ein Druckwasserreaktor bekannt, bei dem zur Notkühlung des Reaktorkerns Kühlmittel aus sogenannten Flutbehältern bzw. aus dem Sumpf des Reaktorgebäudes in die normalen Hauptkühlmittelleitungen, also in den» heißen« und» kalten« Strang des Primärkühlkreises gedrückt wird, damit das Kühlmittel den Reaktorkern flutet. Bei einem Bruch des kalten Stranges, d. h. des Stranges, der vom DampferzeugerFrom the magazine "Atomwirtschaft", Nov. 1971, page 462, a pressurized water reactor is known in which for emergency cooling of the reactor core coolant from so-called flood tanks or from the sump of the Reactor building into the normal main coolant lines, i.e. into the "hot" and "cold" lines of the Primary cooling circuit is pressed so that the coolant floods the reactor core. In the event of a break in the cold Strand, d. H. of the line from the steam generator

zum Reaktordruckbehälter zurückfuhrt und der üblicherweise die Hauptkühlmittelpumpe enthält, kann sich jedoch nach der Entleerungsphase im Reaktorkern ein Dampf polst er bilden, das während der Wiederauffüllphase das Eindringen des Notkühhaittels in den Reaktorkern verhindert Das Dampfpolster ergibt nämlich einen so hohen Druck, daß das in den Primärkreis eingespeiste Notkühlmittel teilweise direkt aus dem Leck austritt, das durch den Bruch der einen Kühlmittelleitung entstanden ist.back to the reactor pressure vessel and which usually contains the main coolant pump, can however, after the emptying phase in the reactor core, a vapor builds up during the refilling phase the penetration of the emergency cooling agent into the reactor core is prevented namely such a high pressure that the emergency coolant fed into the primary circuit is partially direct emerges from the leak caused by the break in one coolant line.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Notkühlmittel unmittelbar in den Reaktorkern einzusprühen, wo es direkt auf die Brennstäbe der Brennelemente prallt, die den Reaktorkern bilden. Auch hiermit läßt sich aber das vorgenannte Problem der Dampfentwicklung nicht zufriedenstellend lösen, denn das unmittelbare Einsprühen in den Kern kann zu einer zusätzlichen Dampfbildung führen, die einen besonders hohen Druck ergibt. Das Wiederauffüllen des Kerns wird damit zusätzlich erschwert.It has also been proposed to spray emergency coolant directly into the reactor core where it is impacts directly on the fuel rods of the fuel assemblies that make up the reactor core. But this can also be done with this do not solve the aforementioned problem of vapor development satisfactorily, because the direct spraying in the core can lead to additional steam formation, which results in a particularly high pressure. Refilling the core is thus made even more difficult.

Demgegenüber hat sich die Erfindung das Ziel gesetzt, die Notkühlung ohne großen Aufwand zu verbessern. Insbesondere soll die Dampfentwicklung bei einem Bruch der sogenannten kalten Stränge, also der Leitungen, die von dem oder den Dampferzeugern zum Reaktordruckbehälter führen und die Hauptkühlmittelpumpen enthalten, berücksichtigt werden.In contrast, the invention has set itself the goal of providing emergency cooling without great effort to enhance. In particular, the development of steam in the event of a break in the so-called cold strands, i.e. the Lines leading from the steam generator (s) to the reactor pressure vessel and the main coolant pumps included.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kernreaktor dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß mindestens eine weitere Notkühlleitung in einen über dem Reaktorkern liegenden Raum innerhalb des Reaktordruckbehälters einmündet und/oder eine andere Notkühlleitung in den Dampferzeuger selbst führt, und daß das aus diesen Notkühlleitungen, sowie das aus den Notkühlleitungen, die direkt in die Leitungen zwischen Reaktordruckbehälter und Dampferzeuger einmünden, austretende Notkühlmittel überwiegend zum Rand des Reaktorkerns hin und/oder unter Umgehung des Reaktorkerns zur Bruchstelle der Leitung abfließt.This object is achieved in the above-mentioned nuclear reactor in that according to the invention at least one further emergency cooling line in a space above the reactor core within the Reactor pressure vessel opens and / or another emergency cooling line leads into the steam generator itself, and that from these emergency cooling lines, as well as that from the emergency cooling lines that go directly into the lines open between reactor pressure vessel and steam generator, escaping emergency coolant predominantly towards the edge of the reactor core and / or bypassing the reactor core to the breaking point Line drains.

Mit der Notkühlleitung gemäß der Erfindung wird mindestens ein Teil des Notkühlmittels so geführt, daß es praktisch nichts zu einer neuen Dampfbildung beiträgt. Im Gegenteil bewirkt das Notkühlmittel eine Kondensation des Dampfes, da es gegenüber der im entleerten Reaktor herrschenden Siedetemperatur kalt ist, z. B. nur Zimmertemperatur aufweist. Durch die Dampfkondensation wird des weiteren erreicht, daß der Kern über andere Notkühlleitungen von unten her aufgefüllt werden kann, weil der Druck im Bereich des Kerns im Verhältnis zur Höhendifferenz der Hauptkühlmittelleitungen über der Kernoberkante so klein ist, daß nur geringe Mengen des Notkühlmittels durch das Leck entweichen.With the emergency cooling line according to the invention, at least part of the emergency coolant is guided so that it contributes practically nothing to a new vapor formation. On the contrary, the emergency coolant causes one Condensation of the steam as it is cold compared to the boiling temperature in the emptied reactor is e.g. B. only has room temperature. The steam condensation also ensures that the The core can be filled from below via other emergency cooling lines because the pressure in the area of the Core is so small in relation to the height difference of the main coolant lines above the upper edge of the core that only small amounts of the emergency coolant escape through the leak.

Bei einem Kernreaktor mit einem Sammelraum im Dampferzeuger, von dem das Hauptkühlmittel zum Reaktordruckbehälter zurückströmt, kann man in diesem Sammelraum eine Sprüheinrichtung vorsehen, die an die Notkühlleitung angeschlossen ist. Die Sprüheinrichtung ergibt dann außerhalb des Reaktor- so druckbehälters eine kräftige Dampfkondensation, wobei das Notkühlmittel nach der Dampfkondensation unter Umgehung des Reaktorkerns abströmt, weil es direkt durch die gebrochene Leitung austritt. Man erhalt dadurch eine schnelle Druckerniedrigung, die sich über ti die nicht gebrochene Leitung, insbesondere über den heißen Strang, sehr schnell auch im Reaktordruckbehälter selbst auswirkt.In the case of a nuclear reactor with a collecting space in the steam generator, from which the main coolant flows back to the reactor pressure vessel, a spray device can be provided in this collecting space which is connected to the emergency cooling line. The spraying device then produces a powerful vapor condensation outside the reactor pressure vessel, with the emergency coolant flowing off after the vapor condensation, bypassing the reactor core, because it exits directly through the broken line. Thus one obtains a rapid reduction in pressure, which very quickly affects about ti the unbroken line, in particular via the hot leg in the reactor pressure vessel itself.

Eine ander e Ausfühningsform rier Erfindung, die aber auch mit der vorgenannten Möglichkeit gemeinsam verwendet werden kann, besitzt eine Sprüheinrichtung oberhalb des Reaktorkerns, aus der das Notkühlmittel gegen den Kernbehälter gesprüht wird, der den Reaktorkern umfaßt. Durch das Sprühen wird wiederum eine Dampfkondensation erreicht. Andererseits strömt das versprühte Notkühlmittel nicht in das Zentrum des Reaktorkerns, wodurch unerwünscht neuer Dampf gebildet werden würde, sondern es rinnt an der Kernbehälterwand und in der Randzone des Reaktorkerns nach unten, wo die Temperaturen niedriger sind als in der Mitte des Reaktorkerns.Another embodiment of the invention, but that can also be used together with the aforementioned option, has a spray device above the reactor core, from which the emergency coolant is sprayed against the core container, which the Includes reactor core. By spraying, in turn, vapor condensation is achieved. on the other hand the sprayed emergency coolant does not flow into the center of the reactor core, which is undesirable new steam would be formed, but instead trickles down the core container wall and in the edge zone of the Reactor core down, where the temperatures are lower than in the middle of the reactor core.

Die Sprüheinrichtung kann eine Rinne sein, die an ihrer Unterseite gegen den Kernbehälter gerichtete Sprühöffnungen aufweist Die Sprüheinrichtung kann aber auch vertikal verlaufende Sprührohre mit seitlichen, gegen den Kernbehälter gerichteten Öffnungen umfassen. Sie kann ferner mit der Kernstruktur und/oder dem Deckel des Reaktordruckbehälters verbunden sein, d. h. mit Teilen, die beim normalen Betrieb des Reaktors, z. B. beim Brennelementwechsel, herausgenommen werden. Damit ist erreicht, daß die neue Notkühleinrichtung den normalen Betrieb nicht stört.The spray device can be a channel which is directed on its underside against the core container Has spray openings The spray device can, however, also have vertically running spray tubes with lateral, comprise openings directed towards the core container. You can also use the core structure and / or be connected to the lid of the reactor pressure vessel, d. H. with parts that are normal Operation of the reactor, e.g. B. when changing the fuel element, can be removed. This means that the new emergency cooling system does not interfere with normal operation.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung führen strömungstechnisch parallel zu der Sprüheinrichtung verlaufende zusätzliche Einspeiserohre in den Reaktorkern. Diese Rohre ermöglichen wie bei dem erwähnten älteren Vorschlag eine unmittelbare Kühlung des Reaktorkerns mit unterkühltem Wasser schon während der Entleerungsphase. Sie werden gemäß der weiteren Erfindung nur im Zusammenwirken mit den vorgenannten Kondensationsmaßnahmen eingesetzt, damit die Wiederauffüllung des Reaktorkerns trotz einer zusätzlichen Dampfentwicklung erfolgen kann. Vorzugsweise sind die Einspeiserohre in mehreren Gruppen über den Querschnitt des Reaktorkerns verteilt. Dabei empfiehlt es sich, die Gruppen nicht einseitig bestimmten kleinen Abschnitten des Reaktorkerns zuzuordnen, sondern so überlappend anzuordnen, daß auch bei Ausfall einer Gruppe der ganze Kern noch weitgehend gleichmäßig besprüht wird. Die Einspeiserohre sird auch in der Mitte des Reaktorkerns angeordnet, während die Sprührohre am Rande des Reaktorkerns liegen.In a further embodiment of the invention, flow parallel to the spray device Additional feed pipes running into the reactor core. These tubes allow like with that mentioned earlier proposal for immediate cooling of the reactor core with supercooled water during the emptying phase. You are according to the further invention only in cooperation with the The aforementioned condensation measures are used so that the reactor core can be replenished despite an additional steam development can take place. Preferably the feed pipes are in several Groups distributed over the cross section of the reactor core. It is recommended that the groups not to be assigned to certain small sections of the reactor core on one side, but to be arranged in such a way that they overlap, that even if one group fails, the whole core is still largely sprayed evenly. The feed pipes It is also placed in the center of the reactor core, while the spray tubes are on the edge of the Reactor core.

Die Einspeiserohre können an die gleiche Notkühlleitung angeschlossen werden, die auch die vorstehend erwähnten Sprüheinrichtungen speist. Man kann aber auch eine eigene Einspeisung vorsehen, insbesondere kann man die in Reaktoranlagen übliche Sicherheitseinspeisepumpe ausschließlich in die Einspeiserohre und allenfalls noch in einige unmittelbar mit diesen verbundene Sprührohre fördern lassen. Man erspart auf diese Weise die bisher übliche aufwendige Auswahlschaltung, die sicherstellen soll, daß das verfügbare Notkühlmittel nicht nutzlos aus dem Leck der gebrochenen Hauptkühlmitteüeitung abströmt. Besonders günstig ist dies, wenn die Sicl.erheitseinspeisepumpe konzentrierte Borsäurelösung in die Einspeiserohre fördert, weil diese dann über den Kernquerschnitt mit Sicherheit so verteilt wird, daß die Reaktivität kräftig hei abgesetzt wird.The feed pipes can be connected to the same emergency cooling line as the one above feeds mentioned spray devices. But you can also provide your own feed, in particular you can only insert the safety feed pump, which is common in reactor systems, into the feed pipes and at best, can still be promoted in some spray tubes directly connected to these. One spares up In this way, the previously usual complex selection circuit, which is to ensure that the available Emergency coolant does not flow uselessly from the leak in the broken main coolant line. Particularly This is favorable if the safety feed pump puts concentrated boric acid solution into the feed pipes promotes, because this is then distributed over the core cross-section with certainty that the reactivity is strong is discontinued hot.

Eii■: Notkühlleitung kann ferner durch den Deckel de.. Reakiordruckbehälters führen. Sie kann z. B. eine Sprüheinrichtung speisen, die am Deckel selbst befestigt und somit zusammen mit diesem abnehmbar ist, ohne daß der Aufbau des Reaktorkerns irgendwie zu ändernEii ■: Emergency cooling line can also go through the cover de .. lead reactor pressure vessel. You can z. B. feed a spray device that is attached to the lid itself and thus can be removed together with this without changing the structure of the reactor core in any way

ist. Dabei sollte man innerhalb des Deckels, jedenfalls in seiner Nähe, ein Rückschlagventil vorsehen, das im Normalbetrieb die Notkühlleitung des Deckels drucklos hält. Ferner empfiehlt sich ein Siphon oberhalb des Deckels, der die Aufheizung von Anschlußflanschen usw. durch eine Kühlmittelströmung verhindert, die infolge Naturkonvektion aus dem Deckel nach oben herausführt.is. A check valve should be provided within the cover, at least in its vicinity, which is in the Normal operation keeps the lid's emergency cooling line depressurized. A siphon above the Cover, which prevents the heating of connecting flanges, etc. by a coolant flow that due to natural convection leads out of the cover upwards.

Innerhalb des Reaktordruckbehälters verwendet man zweckmäßig Steckverbindungen im Verlauf der Notkühlleitungen, um den Aus- und Einbau beim Normalbetrieb, insbesondere beim Brennelementwechsel, so einfach wie nur möglich zu gestalten. Als solche Steckverbindung kann man auch hohle Drosselkörper verwenden, über die die Einspeiserohre im Kern an die Notkühlleitung angeschlossen werden. Die Drosselkörper dienen im Normalfall lediglich dazu, die in jedem Brennelement vorgesehenen Führungsrohre für Steuerstäbe in solchen Brennelementen, in denen keine Steuerstäbe verwendet werden, mehr oder weniger dicht zu verschließen, um eine nutzlose Kühlmittelströmung im Beipaß, also mit geringer Erhitzung zu unterbinden. Macht man diese Drosselkörper gemäß der Erfindung hohl, so kann über sie das Notkühlmittel in die Einspeiserohre verteilt werden, aus denen es dann in den Reaktorkern austritt. Man kommt dann ohne zusätzliche Teile aus.Within the reactor pressure vessel, plug-in connections are expediently used in the course of the emergency cooling lines, about removal and installation during normal operation, especially when changing fuel assemblies, see above easy to make as possible. Hollow throttle bodies can also be used as such a plug connection that are used to connect the feed pipes in the core to the emergency cooling line. The throttle body Normally only serve to guide tubes for control rods provided in each fuel assembly in fuel assemblies in which no control rods are used, more or less to close tightly to a useless coolant flow in the bypass, so with little heating prevent. If this throttle body is made hollow according to the invention, the emergency coolant can be used over it be distributed in the feed pipes, from which it then exits into the reactor core. Then you come without additional parts.

Auf Grund der bei der Erfindung bewirkten Herabsetzung des Dampfdruckes im Fall eines Bruches der kalten Hauptkühlmittelleitungen ist für die Notkühlung nur ein relativ geringer Druck erforderlich. Es kann deshalb schon ausreichen, wenn die Notkühlleitungen an einen oberhalb des Reaktordruckbehälters angeordneten Hochbehälter angeschlossen sind. Der Hochbehälter kann bei einer ausreichenden Höhe des Flüssigkeitsstandes ohne zusätzliche Pumpen dafür sorgen, daß das Notkühlmittel mit einem größeren Druck als dem Dampfdruck zum Reaktorkern gelangt. Zweckmäßige Höhen über dem Reaktordruckbehälter von etwa 5 bis 30 m lassen sich in üblichen Kernkraftwerken im Inneren der Sicherheitshülle ohne großen baulichen Aufwand erreichen.Due to the reduction in vapor pressure caused by the invention in the event of a rupture of the cold main coolant lines, only a relatively low pressure is required for emergency cooling. It can therefore it is sufficient if the emergency cooling lines are connected to one above the reactor pressure vessel Elevated tanks are connected. The elevated tank can be at a sufficient height of the Liquid level without additional pumps ensure that the emergency coolant with a larger Pressure than the vapor pressure reaches the reactor core. Appropriate heights above the reactor pressure vessel from about 5 to 30 m can be used in conventional nuclear power plants inside the safety envelope without achieve great structural effort.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben, die inFor a more detailed explanation of the invention, the following exemplary embodiments are based on the drawing described in

F i g. 1 der Leitungsplan eines Druckwasserreaktors und in denF i g. 1 the circuit diagram of a pressurized water reactor and in the

Fig.2 bis 5 Einzelheiten in Vertikalschnitten mit verschiedenen Maßstäben zeigt.Fig. 2 to 5 shows details in vertical sections with different scales.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung der Reaktordruckbehälter 1 eines Druckwasserleistungsreaktors vom 1200 MWE gezeichnet, der mit einem Druckbehälterdeckel 2 verschlossen ist Die Flanschverbindung 3 des Deckels dient zugleich zum Befestigen eines Kernbehälters 4, in dem der Reaktorkern 5 mit Hilfe der sogenannten Kernstruktur 6 festgelegt ist Die Kernstruktur 6 ist zum Beispiel zum Brennelementwechsel herausnehmbar.In Fig. 1 is a schematic representation of the reactor pressure vessel 1 of a pressurized water power reactor drawn by the 1200 MWE, the one with a Pressure vessel cover 2 is closed. The flange connection 3 of the cover is also used for fastening a core container 4 in which the reactor core 5 is fixed with the help of the so-called core structure 6 Core structure 6 can be removed, for example, to change the fuel element.

An den Reaktordruckbehälter 1 ist der Primärkühlkreis 8 angeschlossen. Er umfaßt den aus dem Inneren des Kernbehälters 4 kommenden heißen Strang 9 der Hauptkühlmittelleitungen mit einem Dampferzeuger 10, dessen Primäreinlaßkammer mit 11 und dessen Primärauslaßkammer mit 12 bezeichnet ist Vom Dampferzeuger 10 führen zwei parallele» kalte« Stränge 14,14' des Primärkühlkreises zum Reaktordnickbehälter 1 zurück. In jedem Strang sitzt eine Hauptkühlmittelpumpe 15, 15'.The primary cooling circuit 8 is connected to the reactor pressure vessel 1. It embraces that from within the core container 4 coming hot strand 9 of the main coolant lines with a steam generator 10, whose primary inlet chamber is denoted by 11 and whose primary outlet chamber is denoted by 12 From the steam generator 10 lead two parallel “cold” strands 14, 14 'of the primary cooling circuit back to the reactor tank 1. A main coolant pump 15, 15 'is located in each line.

Zur Notkühlung des Kernbehälters 4 bei einem Unfall, bei dem ein Leck im Primärkühlkreis 8 auftritt, ist eine Not- und Nachkühlpumpe 17 vorgesehen. Sie saugt das aus dem Leck austretende Kühlmittel über eine Rückschlagklappe 18 aus einem Sumpf 19 am Grund einer metallischen Sicherheitshülle 20 an, die alle wesentlichen Teile des Druckwasserreaktors einschließt. For emergency cooling of the core container 4 in the event of an accident in which a leak occurs in the primary cooling circuit 8 an emergency and after-cooling pump 17 is provided. She sucks the coolant emerging from the leak via a non-return valve 18 from a sump 19 at the bottom a metallic safety envelope 20, which encloses all essential parts of the pressurized water reactor.

Die Pumpe 17 fördert über einen Zwischenkühler 22The pump 17 delivers via an intercooler 22

H) und ein Rückschlagventil 23 in eine Notkühlleitung 24, die über eine weitere Rückschlagklappe 26 und eine Notkühlleitung 46£> in den heißen Strang 9 des Kühlmittelkreises führt. Unterhalb des heißen Stranges 9, der bis in den Reaktorbehälter 4 geführt ist, befindet sich eine Rinne 27, die später noch näher beschrieben wird. Die Rinne 27 besitzt Auslässe, aus denen als Notkühlmittel unterkühltes Speisewasser (Temperatur ca. 20° C) in die Randzonen in der Nähe des Kernbehälters im Inneren des Reaktordruckbehälters I versprüht werden kann. Dort bilden sich im oberen Teil des Reaktordruckbehälters Dampfräume, weil bei einem Leck an einem der kalten Stränge 14, 14' zwar das den Druckbehälter normalerweise vollständig ausfüllende Kühlwasser austritt, der durch Druckentlastung entstehende Dampf aber keinen direkten Auslaß findet.H) and a check valve 23 in an emergency cooling line 24, which has a further check valve 26 and a Emergency cooling line 46 £> leads into hot branch 9 of the coolant circuit. Below the hot strand 9, which is led into the reactor vessel 4, there is a channel 27, which will be described in more detail later will. The channel 27 has outlets from which supercooled feed water (temperature approx. 20 ° C) in the edge zones near the Core container inside the reactor pressure vessel I can be sprayed. There form in the upper part of the reactor pressure vessel, because in the event of a leak in one of the cold strands 14, 14 ' the cooling water, which normally completely fills the pressure vessel, escapes through pressure relief but there is no direct outlet for the resulting steam.

Die Speisung der Notkühlleitung 24 erfolgt bei einem Bruch von Teilen des Primärkühlkreises 8 zunächst durch einen Druckspeicher 30. Dies ist ein Behälter, der in seinem Oberteil ein Gaspolster 31 enthält, das auf das Kühlmittel 32 im unteren Bereich einen bestimmten Druck ausübt. Der Druckspeicher 30 speist über eine Rückschlagklappe 34 in den kalten Strang 14 des Primärkühlkreises 8 ein, und zwar in den sogenannten Pumpenbogen zwischen Dampferzeuger 10 und Pumpe 15. Parallel dazu gelangt das Kühlmittel über eine Rückschlagklappe 34' in den kalten Strang 14' zwischen der Pumpe 15' und dem Reaktordruckbehälter 1. Aus der Notkühlleitung 24 strömt der Inhalt des Druckspeichers 30 über die Rückschlagklappe 26 und den heißen Strang 9 in die Rinne 27.The emergency cooling line 24 is initially fed in the event of a break in parts of the primary cooling circuit 8 by a pressure accumulator 30. This is a container which in its upper part contains a gas cushion 31, which on the Coolant 32 exerts a certain pressure in the lower area. The pressure accumulator 30 feeds via a Check valve 34 in the cold branch 14 of the primary cooling circuit 8, namely in the so-called Pump arc between the steam generator 10 and pump 15. In parallel, the coolant arrives via a Check valve 34 'in the cold branch 14' between the pump 15 'and the reactor pressure vessel 1. Off the emergency cooling line 24 flows the contents of the pressure accumulator 30 over the non-return valve 26 and the hot Line 9 into channel 27.

An die zum Druckspeicher 30 führende Leitung 36 ist über eine weitere Rückschlagklappe 37 ein Hochbehälter 40 angeschlossen. Dieser Behälter speist daher ebenfalls das Notkühlsystem, sobald der Gegendruck hinreichend abgesunken ist Er ist mit den Baulichkeiten im Inneren der Sicherheitshülle 20 vereinigt wie z. B. in der Patentanmeldung P 22 17 398.4 angegeben ist Dem Hochbehälter 40 kann eine verdickte Falleitung 42 zugeordnet sein, die konzentrierte wäßrige Borsäurelösung mit beispielsweise 4% Borsäure enthält damit die Reaktivität des Reaktorkerns 5 herabgesetzt wird, die sonst z. B. in Folge des negativen Temperaturkoeffizienten des Reaktorkerns ansteigen würde, wenn die Reaktortemperatur bei einem Bruch der Frischdampfleitungen, die vom Dampferzeuger 10 gespeist werden, sinktA raised tank is connected to the line 36 leading to the pressure accumulator 30 via a further non-return valve 37 40 connected. This container therefore also feeds the emergency cooling system as soon as the counterpressure occurs It has sunk sufficiently. Am the patent application P 22 17 398.4 is specified. The elevated tank 40 can have a thickened downpipe 42 be assigned, the concentrated aqueous boric acid solution with, for example, 4% boric acid thus contains the Reactivity of the reactor core 5 is reduced, which otherwise z. B. as a result of the negative temperature coefficient of the reactor core would increase if the reactor temperature were to break in the event of a break in the main steam pipes, which are fed by the steam generator 10 decreases

An die verdickten Falleitungen 42 kann bei Bedarf noch eine Sicherheitseinspeisepumpe 44 angeschlossen sein. Diese fördert parallel zur Rückschlagklappe 37 und zwar über eine Rückschlagklappe 45 nur in eine Notkühlleitung 46a Die Leitung 46a ist über zwei lösbare Flanschverbindungen 47 und 48 mit einem Stutzen 49 verbunden, der durch den Deckel 2 des Druckbehälters 1 führt Im Inneren des Druckbehälters 1 mündet der Stutzen 49 über eine Rückschlagklappe 50 in eine in vertikaler Richtung offen- und schließbare Steckverbindung 51. Von dieser gehen Sprührohre 55The thickened downpipes 42 can if necessary a safety feed pump 44 must also be connected. This promotes parallel to the check valve 37 and although only in one emergency cooling line 46a via a non-return valve 45. The line 46a is via two releasable flange connections 47 and 48 connected to a connector 49, which is through the cover 2 of the Pressure vessel 1 leads Inside the pressure vessel 1, the connector 49 opens out via a non-return valve 50 into a plug connection 51 that can be opened and closed in the vertical direction

aus. Dies sind vertikal verlaufende Rohre mil seitlichen, gegen den Kernbehälter 4 gerichteten .Sprühöffnungen 55<-). Die Sprührohre liegen in bezug auf den Querschnitt des Reaktorkerns 5 an dessen Rand.the end. These are vertically extending tubes with lateral spray openings directed towards the core container 4 55 <-). With respect to the cross section of the reactor core 5, the spray tubes are located on the edge thereof.

Die Steckverbindung 51 speist ferner sogenannte Einspeiserohre 52, die unmittelbar in den Reaktorkern 5 führen. Obwohl in der Figur der Übersichtlichkeit halber nur ein Einspeiserohr 52 gezeichnet ist, sind eine ganze Anzahl von Rohren 52 in mehreren parallelen Gruppen über den Querschnitt des Reaktorkerns 5 verteilt, also auch in seiner Mitte angeordnet. Die Einspeiserohre 52 ermöglichen damit zusätzlich eine direkte Kühlung des gesamten Reaktorkerns für den Fall, daß der nach der Erfindung kondensierte Dampf nicht mehr stört. Die Einspeiserohre bieten ferner die Möglichkeit, dem Reaktorkern 5 gezielt Borsäurekonzentrat zuzuführen.The plug connection 51 also feeds so-called feed pipes 52, which are fed directly into the reactor core 5 to lead. Although only one feed pipe 52 is drawn in the figure for the sake of clarity, a whole Number of tubes 52 distributed in several parallel groups over the cross section of the reactor core 5, that is also arranged in its center. The feed pipes 52 thus additionally enable direct cooling of the entire reactor core in the event that the steam condensed according to the invention no longer interferes. the Feed pipes also offer the possibility of supplying boric acid concentrate to the reactor core 5 in a targeted manner.

An die Leitung 46a ist auch der Druckspeicher 30 über eine Rückschlagklappe 54 angeschlossen, so daß die Sprührohre 55 und die Einspeiserohre 52 auch vom Hochbehälter 40 bzw. der Falleitung 42 gespeist werden können. Es ist aber auch möglich, die Sprührohre 55, die oberhalb des Kernes 5 an der Kernstruktur 6 befestigt sind und dort in Richtung zum Kernbehälter 4 sprühen, von den Einspeiserohren 52 vollständig zu trennen und zum Beispiel durch eigene Stutzen am Reaktordruckbehälter 1 oder seinem Deckel 2 zu speisen.The pressure accumulator 30 is also connected to the line 46a via a non-return valve 54, so that the Spray pipes 55 and the feed pipes 52 are also fed from the elevated tank 40 or the downpipe 42 can. However, it is also possible to use the spray tubes 55, which are attached to the core structure 6 above the core 5 are and spray there in the direction of the core container 4, to be completely separated from the feed pipes 52 and For example, to feed through its own nozzle on the reactor pressure vessel 1 or its cover 2.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 fördert die Notkühlpumpe 17 nicht nur in die Leitung 24, sondern über eine weitere Rückschlagklappe 56 und eine Notkühlleitung 46c auch in die Auslaßkammer 12 des Dampferzeugers 10. Dort sind Sprühdüsen 57 vorgesehen, die für eine Verringerung des Druckes im Primärkr°is 8 sorgen, die sich über die Leitungen 9 und 14 auch im Reaktordruckbehälter 1 bemerkbar macht. Das zur Dampfkondensation verwendete Notkühlwasser fließt jedoch unmittelbar zum Leck im Primärkreis 8, so daß kein neuer Dampf gebildet wird.In the embodiment according to FIG. 1 promotes the emergency cooling pump 17 not only in the line 24, but Via a further non-return valve 56 and an emergency cooling line 46c also into the outlet chamber 12 of the Steam generator 10. There spray nozzles 57 are provided, which are used to reduce the pressure in the Primary circuit 8, which is also noticeable in the reactor pressure vessel 1 via lines 9 and 14. However, the emergency cooling water used for steam condensation flows directly to the leak in primary circuit 8, so that no new vapor is formed.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist ein Brennelement-Lagerbecken 60 dargestellt, das mit Kühlmittel gefüllt ist. Dieses Kühlmittel kann über eine Leitung 61 mit einer Rückschlagklappe 62 mit Hilfe der Pumpe 17 über den Rückkühler 22 und eine Leitung 64 umgewälzt werden, die über ein Ventil 65 in das Brennelement-Lagerbecken 60 zurückführt. Deshalb kann das Brennelement-Lagerbecken mit Hilfe des Rückkühlers 20 gekühlt werden. Die gleiche Anordnung ermöglicht aber auch das Einspeisen des im Brennelement-Lagerbecken 60 vorhandenen Kühlwassers in die Notkühlleitung 24 sowie in die anderen, an die Verzweigung 66 angeschlossenen Leitungen.In the embodiment according to FIG. 1, a fuel assembly storage pool 60 is shown, with Coolant is filled. This coolant can be via a line 61 with a non-return valve 62 with the help of Pump 17 are circulated via the dry cooler 22 and a line 64, which via a valve 65 into the Fuel element storage pool 60 returns. Therefore, the fuel pool can be stored with the help of the Recooler 20 are cooled. However, the same arrangement also enables the fuel element storage pool to be fed in 60 existing cooling water in the emergency cooling line 24 and in the other to the Junction 66 connected lines.

Die Leitung 64 ist über ein Ventil 67 mit einer Sprüheinrichtung 68 verbunden, die im oberen Bereich des Reaktorgebäudes angeordnet ist. Die Sprüheinrichtung 68 kann Dampf kondensieren, der sich im Reaktorgebäude entwickelt, wenn heißes Kühlwasser aus dem Reaktordruckbehälter 1 oder dem Primärkreis 8 in das Reaktorgebäude, d.h. in das Innere der Sicherheitshülse 20 trittThe line 64 is connected via a valve 67 to a spray device 68, which is located in the upper area of the reactor building is arranged. The spray device 68 can condense steam that is in the Reactor building developed when hot cooling water from the reactor pressure vessel 1 or the primary circuit 8 enters the reactor building, i.e. into the interior of the safety sleeve 20

In Fig.2 sind in einem Längsschnitt konstruktive Einzelheiten des Reaktordruckbehälters 1 und der daran angeschlossenen Notkühleinrichtungen zu sehen. Man erkennt insbesondere, daß am oberen Rand des Kernbehälters 4 die oben offene Rinne 27 abgestützt ist die mindestens zum größten Teil um den Umfang des Kernbehälters 4 verläuft so daß das durch den Stutzen 71 der heißen Kühlmittelleitung 9 zuströmende Notkühlwasser in den oberhalb des Kerns 5 entstehenden Dampfraum versprüht werden kann. Mit Hilfe von Sprühdüsen 72, die an der Unterseite der Rinne 27 gegen den Kernbehälter 4 gerichtet sind, und von geeigneten, nicht dargestellten Schlitzen am oberen Rand der Rinne 27, die zu ähnlichen, voneinander getrennten feinen Strahlen führen, wird das Notkühlwasser gegen den Kernbehälter 4 gerichtet, damit eine intensive Dampfbindung stattfindet, ohne daß im Kern selbst viel neuer Dampf gebildet wird.In Fig.2 are constructive in a longitudinal section Details of the reactor pressure vessel 1 and the emergency cooling devices connected to it can be seen. It can be seen in particular that the channel 27, which is open at the top, is supported on the upper edge of the core container 4 which runs at least for the most part around the circumference of the core container 4 so that it passes through the nozzle 71 of the hot coolant line 9 flowing emergency cooling water into the emerging above the core 5 Steam space can be sprayed. With the help of spray nozzles 72, which are located on the underside of the channel 27 are directed towards the core container 4, and of suitable, not shown slots at the top Edge of the channel 27, which lead to similar, separate fine jets, becomes the emergency cooling water directed against the core container 4 so that an intensive vapor binding takes place without being in the core a lot of new steam is formed itself.

Das Notkühlwasser wird im Inneren des Reaktordruckbehälters 1 so gerichtet, daß es nach der Erwärmung durch den Dampf an der Innenseite des Kernbehälters 4 nach unten rinnt, ohne den heißen Reaktorkern 5 in seinem Zentrum zu treffen. Der Kernbehälter 4 wirkt dabei als Abflußleitung, die das Notkühlwasser am Rand des Reaktorkerns entlang abführt.The emergency cooling water is directed inside the reactor pressure vessel 1 so that it is heated after it through the steam on the inside of the core container 4 runs down, without the hot To meet reactor core 5 in its center. The core container 4 acts as a drainage line, which Discharges emergency cooling water along the edge of the reactor core.

Die Ausbildung der Leitung 46a mit den beiden Flanschverbindungen 47 und 48 ist in F i g. 2 ebenfalls näher zu sehen, und zwar ist die Leitung 46a im Bereich zwischen den Flanschen 47, 48 am unteren Teil der Flanschverbindung 47 schwenkbar abgestützt, so daß der Deckel 2 mit dem Stutzen 49 nach dem Wegschwenken des oberen Teils der Flanschverbindung 48 frei abgehoben werden kann.The formation of the line 46a with the two flange connections 47 and 48 is shown in FIG. 2 also to be seen in more detail, namely the line 46a in the area between the flanges 47, 48 at the lower part of the Flange connection 47 pivotally supported so that the cover 2 with the nozzle 49 after Pivoting away the upper part of the flange connection 48 can be lifted freely.

Ferner erkennt man in Fig. 2, daß das Rückschlagventil 50 innerhalb des Druckbehälterdeckels 2 abgestützt ist. Das Ventil 50 ist in Fig.3 in einem Schnitt gezeichnet. Als Verschlußkörper ist eine hohle Stahlkugel 75 vorhanden, die gegen den Sitz 76 des bei 77 unterteilten Ventilgehäuses gepreßt wird. Stützrippen 78 sorgen für einen freien Durchgang für die Kugel 75, die unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten fallen kann, wenn kein Drucküberschuß im Reaktordruckbehälter J vorhanden ist.It can also be seen in Fig. 2 that the check valve 50 is supported within the pressure vessel cover 2. The valve 50 is shown in Figure 3 in a section drawn. A hollow steel ball 75 is provided as the closure body, which presses against the seat 76 of the at 77 subdivided valve body is pressed. Support ribs 78 ensure a free passage for the ball 75, which can fall under the action of gravity if there is no excess pressure in the reactor pressure vessel J is present.

In F i g. 2 schließt sich unten an das Rückschlagventil 50 die vertikal offenbare Steckverbindung 51 an. Sie führt zu einer Ringleitung 80 am oberen Rand der Kernstruktur 6, von der aus einzelne Brennelemente im Reaktorkern mit Hilfe der Einspeiserohre 52 beaufschlagt werden können. Die Zuleitung zu den Einspeiserohren 52 erfolgt über Sprührohre 55, als deren Verlängerung die Einspeiserohre bei diesem Ausführungsbeispiel anzusehen sind. Die Verbindungsstelle zwischen Sprührohren 55 und Einspeiserohren 52 ist in der F i g. 4 im einzelnen gezeichnet. Von der Sprühleitung 55 führt ein Winkelstück 79 zu hohlen Zentrierstiften 81 einzelner Brennelemente. Von dort wird das Notkühlmittel über hohle Verschlußstopfen 82 und Kanäle im Kopf 83 des Brennelements zu den Einspeiserchren 52 weitergeleitet die von nicht benutzten Steuerstabführungsrohren gebildet werden.In Fig. 2, the vertically openable plug connection 51 adjoins the check valve 50 at the bottom. she leads to a ring line 80 at the upper edge of the core structure 6, from which individual fuel assemblies in the Reactor core can be acted upon with the aid of the feed pipes 52. The supply line to the feed pipes 52 takes place via spray pipes 55, as an extension of which the feed pipes in this exemplary embodiment are to be seen. The connection point between spray tubes 55 and feed tubes 52 is shown in FIG the F i g. 4 drawn in detail. An elbow 79 leads from the spray line 55 to hollow centering pins 81 individual fuel assemblies. From there, the emergency coolant is via hollow plugs 82 and Channels in the head 83 of the fuel assembly to the feeder channels 52 forwarded by not used control rod guide tubes are formed.

Auf der rechten Seite dci F ι g. 2 ist übeii daigcSicm,On the right side dci F ι g. 2 is at daigcSicm,

daß die Verteilerleitung 80' auch über eine Steckverbindung 51' gespeist werden kann, die unmittelbar zum Stutzen 49' führt Das Rückschlagventil 50' sitzt dann außerhalb des Deckels 2. Es bildet mit der Leitung 46a' einen Siphon, der den Wärmetransport durch nach oben steigendes heißes Kühlmittel unterbindetthat the manifold can be fed 80 'also has a connector 51' directly to the connection piece 49 'performs the check valve 50' sits then outside of the lid 2. It forms with the line 46a 'a siphon, the heat transfer increasing by up prevents hot coolant

In F i g. 5 ist in einem Ausschnitt gezeichnet daß man die Notkühlleitung 46a auch unmittelbar in den Reaktordruckbehälter 1 führen kann. Im Inneren des Reaktordruckbehälters 1 wird das Notkühlmittel wiederum über eine in vertikaler Richtung lösbare Steckverbindung 85 weitergeleitet damit die Verbindungsleitung 86 beim Brennelementwechsel zusammen mit der oberen Platte 87 der Kernstruktur 6 abgenommen werden kann. Die Leitung 86 kann über eine Leitung 80 wie in Fig.2 zu Sprührohren 55,In Fig. 5 is drawn in a section that the emergency cooling line 46a is also directly in the Reactor pressure vessel 1 can lead. The emergency coolant is in turn inside the reactor pressure vessel 1 The connecting line is thus passed on via a plug connection 85 which can be released in the vertical direction 86 together with the upper plate 87 of the core structure 6 when changing the fuel element can be removed. The line 86 can, via a line 80, as in FIG.

Einspeiserohren 52 oder zu einer Sprüheinrichtung ähnlich der Rinne 27 führen.Feed pipes 52 or lead to a spray device similar to the channel 27.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß mehrere, untereinander redundante Notkühlsysteme an jeweils zugeordnete Notkühlleitungen (46a,466,46c^angeschlossen sind.Another possible embodiment of the invention is that several, mutually redundant Emergency cooling systems are connected to respectively assigned emergency cooling lines (46a, 466,46c ^.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Nuclear reactor, in particular pressurized water reactor, with a reactor pressure vessel that contains a reactor core, has at least one line that leads to a steam generator, and that accommodates at least one line with the main coolant pump that emanates from the steam generator, and with a system for introducing emergency cooling water for the event of breakage of these lines, comprising Notkühlleitungen, the part directly in these conduits between the reactor pressure vessel and the steam generator open out, and several other Notkühlleitungen, characterized in that at least one further emergency cooling ^'5 line (46a> which in an above- Reactor core (5) opens inside the reactor pressure vessel (1) and / or another Noikühlleitung (46c) leads into the steam generator (10) itself, and that that from these emergency cooling lines (46a and 46c / and that from the emergency cooling lines (46bJ, which enter the lines (9, 14 and 14 ') between the reactor pressure vessel (1) and the steam generator ger (10) open out, escaping emergency coolant predominantly flows to the edge of the reactor core (5) and / or bypassing the reactor core (5) to the break point of the line (9, 14 and 14 ').

2. Nuclear reactor according to claim 1 with a plenum in the steam generator, of which the Main coolant flows back to the reactor pressure vessel, characterized in that in the A spray device (57) is provided in the collecting space (12) and is connected to the emergency cooling line is.

3. Nuclear reactor according to claim 1 or 2 with a core container comprising the reactor core, characterized in that the emergency coolant is supplied from a spray device (27 ) connected to the emergency coolant line (46a) or from the emergency coolant line (46b) through the main coolant line (9), 55a) is sprayed against the core container (4) above the reactor core (5).

4. Nuclear reactor according to claim 3, characterized in that the spray device is vertical running spray pipes (55) with lateral spray openings directed towards the core container (4) includes.

5. Nuclear reactor according to claim 3, characterized in that the spray device is a Channel (27) comprises, on their underside against the core container (4) directed spray openings (72) having.

6. Nuclear reactor according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the spray device (27, 55a,) is connected to the core structure (6) and / or the cover (2) of the reactor pressure vessel (1).

7. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 6, characterized in that additional feed pipes (52) lead into the reactor core (5).

8. Nuclear reactor according to claim 4 and 7, characterized in that the feed pipes fluidically lie parallel to the spray tubes (55).

9. Nuclear reactor according to claim 4 and 7, characterized in that the feed pipes (52) are designed as an extension of the spray pipes (55). ⁶ ^

10. Nuclear reactor according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the feed pipes (52) are connected via hollow throttle bodies (82).

11. Nuclear reactor according to one of claims 7 to 10, characterized in that several groups of feed pipes (52) over the cross section of the Reactor core (5) are distributed.

12. Nuclear reactor according to one of claims 7 to 11 with a safety feed pump, characterized in that the safety feed pump (44) only feeds into the feed pipes (52) and the spray pipes (55)

13. Nuclear reactor according to claim 12, characterized in that the safety feed pump (44) promotes concentrated boric acid solution into the feed pipes (52).

14. Nuclear reactor according to one of claims 1 to 13, characterized in that an emergency cooling line (46a ^ through the cover (2) of the reactor pressure vessel (1)

15. Nuclear reactor according to claim 14, characterized in that the emergency cooling line (46a ^ within of the lid (2) has a check valve (58).

16. Nuclear reactor according to claim 14 or 15, characterized by a siphon above the Cover (2).

17. Nuclear reactor according to one of claims 1 to

16, characterized by plug connections (51) in Course of the emergency cooling lines within the reactor pressure vessel (1), which are detachable in the vertical direction are.

18. Nuclear reactor according to one of claims 1 to

17, characterized in that the emergency cooling lines (46a, 46b, 46c) are connected to an elevated tank (40) arranged above the reactor pressure vessel (1).