DE2326493A1

DE2326493A1 - Liquid-metal cooled nuclear reactor - with direct heat transfer from primary to secondary coolant

Info

Publication number: DE2326493A1
Application number: DE2326493A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Hahn
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1973-05-24
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1974-12-12
Also published as: JPS5020197A

Abstract

In a liquid metal-cooled nuclear energy plant having a reactor vessel and cooling medium circuits situated wholly within a safety vessel able to withstand the increase of temp. and press. which could arise as a result of operational defects, the heat transfer from the primary cooling medium to the secondary cooling medium used as the working medium takes place in three-layer pipes. The tube layers are in contact with the primary cooling medium and form part of the wall of the safety vessel.

Description

Flüssigmetallgekühlte Kernenergieanlage mit unmittelbarer Wärmeabgabe des Primärkühlmittels an das Arbeitsmittel Die vorliegende Erfindung betrifft eine flüssigmetallgekühlte Kernenergieanlage mit einem Reaktortank und Primärkühlmittelkreisläufen, die ganz innerhalb eines Sicherheitsbehälters angeordnet sind, der gegenüber Temperatur- und Druckerhöhungen widerstandsfähigist, die infolge von Betriebsstörungen in ihm auftreten können, wobei die Wärmeabgabe von Primärkühimittel an das als Arbeitsmittel verwendete Sekundärkühlmittel in Wärmetauschern mit Dreilagenrohren erfolgt. In Kernenergieanlagen, die mit Flüssigmetall, beispielsweise mit Natrium gekühlt werden, wird dieses beim Durchströmen der Spalt zone des Reaktors so stark aufaktiviert, daß sein Entweichen aus der Anlage infolge einer Betriebsstörung eine erhebliche Gefahr für die Umwelt darstellen würde. Andererseits verwenden solche Kernenergieanlagen als eigentliches Arbeitsmittel Wasser bzw.Liquid metal-cooled nuclear power plant with direct heat emission of the primary coolant to the working medium The present invention relates to a Liquid metal-cooled nuclear power plant with a reactor tank and primary coolant circuits, which are arranged entirely within a containment that is resistant to temperature and pressure increases resilient as a result of malfunctions in it can occur, the heat dissipation from the primary coolant to the working medium Secondary coolant used in heat exchangers with three-layer pipes. In Nuclear power plants that are cooled with liquid metal, for example with sodium, If this is activated so strongly when flowing through the gap zone of the reactor, that his escape from the system as a result of a malfunction a considerable Would pose a threat to the environment. On the other hand, use such nuclear power plants as the actual working medium water resp.

Dampf, die -durch das Flüssigmetall in besonderen Wärmetauschern erhitzt werden, und die bekanntlich mit Natrium, insbesondere bei hohen Temperaturen sehr heftig reagieren. Ein Zusammentreffen dieser beiden Stoffe ließ sich bei Wärmetauschern herkömmlicher Bauart nicht völlig ausschließen, z. B. infolge von Lecks in den Rohren der Wärmetauscher. Es ist daher bis jetzt üblich gewesen, zwischen dem Kreislauf des aktivierten Primärkühlmittels und dem des Arbeitsmittels einen weiteren, ebenfalls Flüssigmetall enthaltenden Kühlkreislauf einzuschalten, der nur geringer Strahlenbelastung ausgesetzt ist und daher beim Austreten eines Natrium-, Wasser Dampfgemisches aus der Anlage infolge eines Unfalles eine radioaktive Verseuchung der Umgegend verhindert.Steam heated by the liquid metal in special heat exchangers and which is known to be very high with sodium, especially at high temperatures react violently. A meeting of these two substances was possible in heat exchangers conventional design do not completely exclude z. B. as a result of leaks in the pipes the heat exchanger. It has therefore been customary until now, between cycles of the activated primary coolant and that of the working medium, another, too To switch on the cooling circuit containing liquid metal, the only low radiation exposure is exposed and therefore when a sodium, water vapor mixture escapes radioactive contamination of the area from the facility as a result of an accident prevented.

In der DT-AS 2 046 548 hat die Anmelderin einen Wärmetauscher für natriumgekühlte Kernreaktoren vorgeschlagen, der den genannten Zwischenkreislauf entbehrlich macht, indem durch die Ausbildung der Wärmetauscherrohre als mit Lecknachweis versehene Dreilagenrohre ein Reagieren des Primärkühlmittels (Natrium) mit dem Sekundärkühlmittel, zugleich Arbeitsmittel (Wasser, Dampf) ausgeschlossen wird.In DT-AS 2 046 548, the applicant has a heat exchanger for Sodium-cooled nuclear reactors proposed the said intermediate circuit can be dispensed with by the design of the heat exchanger tubes as with leak detection provided three-layer pipes a reaction of the primary coolant (sodium) with the secondary coolant, at the same time working medium (water, steam) is excluded.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt bei der Beurteilung der Sicherheit von flüssigmetallgekühlten Kernenergieanlagen ist der, ob bei einem Ausfall der Kühlung des Kernverbandes des Reaktors mit einem Verdampfen des im Reaktortank befindlichen Kühlmittels und anschließendem Schmelzen des Kernverbandes (mit Freisetzung der hochaktiven Spaltstoffe)eine ausreichende Abfuhr der Nachzerfallswärme aus dem dann abzuschaltenden Kernreaktor gewährleistet ist. Zur Vermeidung dieses als Bethe-Tait-Exkursion bekannten Unfalles wird in der DT-OS 2 052 335 ein Sicherheitsbehältersystem vorgeschlagen, in dem in Form größerer Betonmassen eine ausreichend große Wärmesenke vorgesehen ist, in der das verdampfte Kühlmittel kondensiert und die Sicherheitsbehälteratmosphäre gekühlt wird. Ein Sicherheitsbehältersystem dieser Art muß jedoch bei den heute in Erwägung gezogenen Leistungen je Kernenergieanlage eine erhebliche Größe annehmen. Es ist daher wünschenswert, das Volumen des Sicherheitsbehälters dadurch zu verringern, daß in ihm im wesentlichem nur der den Kernverband enthaltende Reaktortank und der eigentliche Primärkreislauf enthalten sind, da nur in diesen Unfälle mit langzeitiger Energiefreisetzung denkbar sind, wobei das Entweichen von Brennstoffpartikeln, Spaltprodukten und Kühlmittel aus der Anlage unter allen Um ständen verhindert werden muß. Ein in seiner Größe derart verringerter Sicherheitsbehälter bedingt jedoch zusätzliche Vorrichtungen für die Nachzerfallwärmeabfuhr bei Bethe-Tait-Exkursion. Ferner ist es aus der DT-OS 2 035 089 bekannt, unter dem Reaktordruckbehälter eine Wanne vorzusehen, die als Auffangbehälter für die Trümmer eines geschmolzenen Kernverbandes dienen soll. Soll die Wanne selbst nicht ebenfalls zerstört werden, muß sie mit einer zusätzlichen Kühlvorrichtung versehen werden.Another important consideration when assessing security of liquid metal-cooled nuclear power plants is whether in the event of a failure of the Cooling of the core assembly of the reactor with an evaporation of that located in the reactor tank Coolant and subsequent melting of the core assembly (with the release of the highly active fissile materials) sufficient dissipation of the decay heat from the then shutdown nuclear reactor is guaranteed. To avoid this as a Bethe Tait excursion known accident, a containment system is proposed in DT-OS 2 052 335, in which a sufficiently large heat sink is provided in the form of larger concrete masses in which the evaporated refrigerant condenses and the containment atmosphere is cooled. However, a containment system of this type must be used today Considered services per nuclear power plant assume a considerable size. It is therefore desirable to reduce the volume of the containment by that in it essentially only the reactor tank containing the core assembly and the actual primary circuit are included, as only in these long-term accidents Energy releases are conceivable, with the escape of fuel particles, fission products and coolant from the system must be prevented under all circumstances. A However, the size of the safety container reduced in this way requires additional ones Devices for post-decay heat removal during Bethe-Tait excursion. It is also known from DT-OS 2 035 089, under the reactor pressure vessel a Provide a tub that serves as a collection container for the debris of a molten core assembly should serve. If the tub itself is not to be destroyed too, it must be included an additional cooling device can be provided.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine flüssigmetallgekühlte Kernenergieanlage, die infolge des Wegfalls eines Zwischenkühlkreises und innerhalb des Sicherheitsbehälters angeordneter Wärmesenken bei gewährleisteter Betriebssicherheit eine kompakte Bauweise ermöglicht, bei größtmöglicher Zugänglichkeit zu Wartungs- und Reparaturzwecken.The object of the present invention is a liquid metal cooled Nuclear power plant, which as a result of the omission of an intermediate cooling circuit and within the safety container arranged heat sinks with guaranteed operational safety a compact design enables the greatest possible accessibility to maintenance and repair purposes.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die mit dem Primärkühlmittel in Berührung stehenden Lagen der Drei-Lagen-Rohre einen Teil def Wandung des Sicherheitsbehälters bilden. -Dadurch wird erreicht, daß das gesamte aufaktivierte Primärkühlmittel innerhalb eines verhältnismäßigkleinen Sicherheitsbehälters enthalten ist, und daß außerhalb des Sicherheitsbehälters radioaktive Stoffe nur gelegentlich und in geringen-Mengen in Hilfsapparaturen, z. B. dem Schutzgassystem oder der Reinigungsanlage auftreten. Tritt hier ein Schaden auf, so ist nur mit kurzfristiger Energie- und Aktivitätsfreisetzung zu rechnen, die mit konventionellen Mittel beherrscht werden kann. Alle mit langfristiger Energie- und Aktivitätsfreisetzung verbundenen Störfälle spielen sich demgegenüber innerhalb des Sicherheitsbehälters ab, der eine ausreichende Widerstandsfähigkeit aufweist. Unfällen und kurzzeitigen Aktivitätsfreisetzungen sowie den geringen Diffusionsleckagen aus dem Sicherheitsbehälter kann z. B. durch Leckabn saugung aus dem Spalt zwischen einem äußeren Sicherheitsbehälter und dem Reaktorgebäude und gleichzeitigem Ausfiltern der radioaktiven Stoffe begegnet werden (sog. Reventing-System).To solve this problem it is proposed according to the invention that the layers of the three-layer pipes that are in contact with the primary coolant Form part of the wall of the containment. -This ensures that the total activated primary coolant within a relatively small containment is contained, and that outside of the containment radioactive substances only occasionally and in small amounts in auxiliary equipment, e.g. B. the inert gas system or the cleaning system. If damage occurs here, only with short-term release of energy and activity to be expected with conventional Means can be mastered. All with long-term release of energy and activity Associated incidents, on the other hand, take place within the containment that has sufficient resistance. Accidents and short-term Activity releases as well as the low diffusion leakage from the containment can e.g. B. by Leckabn suction from the gap between an outer containment and the reactor building and at the same time filtering out the radioactive substances (so-called reventing system).

Ein Sicherheitsbehälter der vorgeschlagenen Art braucht eine ausreichende Wärmesenke für die Abfuhr z. B. der Nachzerfallswärme bei abgeschaltetem Reaktor und bei ausgefallenen Kühlmittelkreisläufen. Um einen den Sicherheitsbehälter möglicherweise gefährdenden Druck- und Temperaturanstieg zu verhindern, ist der Sicherheitsbehälter gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung in seinem Inneren mit einer aus Drei- Lagen-Rohren bestehenden Nachwärmekühlvorrichtung versehen. Da durch die Drei-Lagen-Konstruktion ein. Reagieren etwa im Sicherheitsbehälter ausgeflossener oder verampfter Natriummengen mit dem zur Notkühlung verwendeten zusätzlichen Kühlmittel ausgeschlossen ist, kann Wasser als letzteres benutzt werden, das stets in ausreichender Menge zur Verfügung stehen dürfte bzw. das schnell und sicher rückgekühlt werden kann. Zweckmäßigerweise werden die Drei-Lagen-Rohre der Notkühlvorrichtung auch in unmittelbarer Nähe der Wandung des Sicherheitsbehälters angeordnet, um dieser in jedem Falle ausreichenden Schutz zu bieten.A security container of the type proposed needs a sufficient one Heat sink for the removal of z. B. the decay heat when the reactor is switched off and if the coolant circuits fail. Possibly around one of the security containers The containment is to prevent dangerous increases in pressure and temperature according to a further feature of the invention in its interior with a three- Layer pipes provided existing reheat cooling device. Because of the three-layer construction a. React, for example, in the containment of leaked or evaporated sodium with the additional coolant used for emergency cooling is excluded, can Water used as the latter is always available in sufficient quantities should stand or that can be cooled down quickly and safely. Appropriately the three-layer pipes of the emergency cooling device are also in the immediate vicinity of the Wall of the security container arranged to this in each case sufficient To provide protection.

Wegen der hohen Temperaturunterschiede vor bzw. während des Betriebes muß für ausreichende Möglichkeiten zur Kompensation der behinderten Wärmedehnung der das Primärkühlmittel führenden Rohrleitungen gesorgt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Rohre der Kühlmittelkreisläufe auf einem Teil ihrer Länge in Form von Schleifen, Wendeln oder Spiralen um den Reaktortank und/oder um dessen biologischen Schild angeordnet sind. Bei geringstmöglichem Platzbedarf bietet diese Art der Anordnung den zusätzlichen Vorteil, daß die zur Inbetriebnahme einer Flüssigmetallanlage erforderliche Begleitheizung in einfacher Weise dadurch bewerkstelligt werden kann, daß die Schleifen, Wendeln oder Spiralen innerhalb gemeinsamer sogenannter "heißgehender Zellen" angeordnet werden, wodurch auch der Bedarf an Isoliermaterial verringert werden kann. Die Anordnung um den biologischen Schild des Reaktortanks herum ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise die Strahlenbelastung der Rohre selbst und des in ihnen fließenden Kühlmittels verringert werden kann, sowie ihre Zugänglichkeit verbessert wird.Because of the high temperature differences before and during operation must for sufficient possibilities to compensate for the hindered thermal expansion the pipelines carrying the primary coolant must be taken care of. This is according to the invention achieved in that the tubes of the coolant circuits over part of their length in the form of loops, spirals or spirals around the reactor tank and / or around it biological shield are arranged. With the smallest possible space requirement, this offers The type of arrangement has the additional advantage that the commissioning of a liquid metal plant required trace heating can be achieved in a simple manner, that the loops, spirals or spirals within common so-called "hot going." Cells "are arranged, which also reduces the need for insulating material can be. The arrangement around the biological shield of the reactor tank is particularly advantageous, as this reduces the radiation exposure of the pipes themselves and the coolant flowing in them can be reduced, as well as their accessibility is improved.

Die vorgeschlagene Anordnung der Rohre bedingt jedoch eine gewisse Freizügigkeit ihrer Verlegung, insbesondere in vertikaler Richtung. Dazu ist es erforderlich, den Reaktortank gegen ein Leerhebern über ein etwa schadhaft gewordenes Rohr des Kühlmitttelkreislaufes zu sichern. Daher wird vorgeschlagen, daß die Saugleitungen der Kühlmittelkreisläufe an ihren höchsten Punkten mit den höchsten Punkten der entsprechenden Druckleitungen oder ihrer Abzweigungen durch Leitungen geringeren Querschnitts verbunden sind Diese als sogenannte Syphonbrecher wirkenden Leitungen haben zur Folge, daß bei einem Bruch in einer der Kühlmittelleitungen der Kühlmittelspiegel im Reaktortank nur bis auf einen für die Notkühlung des Kernverbandes noch ausreichenden Notspiegel sinken kann, indem bei einem Absinken des Kühlmittelspiegels unter die Ansaugöffnungen der Saugleitungen diese statt des Kühlmittels Gas aus der Schutzgasatmosphäre des Reaktors ansaugen, und dieses durch die Leitungen geringeren Querschnittes an die höchsten Stellen der Druckleitungen gelangt und dort die Heberwirkung unterbricht.However, the proposed arrangement of the tubes requires a certain amount Free movement of their laying, especially in the vertical direction. It is for this required, the reactor tank against being siphoned empty over a damaged one To secure the pipe of the coolant circuit. It is therefore proposed that the suction lines of the coolant circuits at their highest points with the highest points of the corresponding pressure lines or their branches through lines lower These lines act as so-called siphon breakers have the consequence that in the event of a break in one of the coolant lines, the coolant level in the reactor tank only except for one that is still sufficient for the emergency cooling of the core assembly Emergency levels can drop by when the coolant level drops below the Suction openings of the suction lines use gas from the protective gas atmosphere instead of the coolant suck in the reactor, and this through the lines of smaller cross-section reaches the highest points of the pressure lines and interrupts the siphon effect there.

Für die Wartung und etwaige Reparatur der im Sicherheitsbehälter befindlichen Anlageteile, insbesondere der Instrumentierung und der Kühlmittelleitungen und Pumpen ist es vorteilhaft, wenn der Sicherheitsbehälter nach Abschalten des Reaktors5 Abklingenlassen der kurzlebigen Radioaktivität, z. B. des Na24 wenigstens teilweise zugänglich ist.For maintenance and any repairs to those in the containment Plant parts, in particular the instrumentation and the coolant lines and pumps it is advantageous if the containment is allowed to decay after the reactor5 has been switched off short-lived radioactivity, e.g. B. the Na24 is at least partially accessible.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den um den Reaktortank angeordneten Rohrleitungen und der Wand des Sicherheitsbehälters abgeschirmte, von außen zugängliche und begehbare, einzelne Sektoren des Zwischenraumes umfassende Wartungsräume angeordnet sind. Dabei sind die zu wartenden Anlageteile zweckmäßigerweise in weiteren gegenüber den vorhergehenden abgeschirmten Räumen angeordnet, die ebenfalls einzelne Sektoren des Zwischenraumes umfassen.According to a further feature of the invention, this is achieved by that between the pipes arranged around the reactor tank and the wall of the Security container shielded, externally accessible and walk-in, individual Sectors of the intermediate space comprehensive maintenance rooms are arranged. Are there the system parts to be serviced expediently in further compared to the previous ones shielded rooms, which also have individual sectors of the space in between include.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Abschirmung dieser Wartungsräume aus einzeln entfernbaren Teilen, beispielsweise einzelnen, in Form einer Ziegelwand aufeinandergestapelten Betonklötzen besteht. Dies ermöglicht es, die Abschirmung nur an den für den beabsichtigten Wartungs- oder Reparaturzwecken unbedingt nötigen Stellen zu öffnen, so daß die an diesen Stellen in die Wartungsräume austretende Strahlung nur eine geringe Stärke aufweist.In a further embodiment of the invention it is proposed that the Shielding of these maintenance rooms from individually removable parts, for example consists of individual concrete blocks stacked on top of one another in the form of a brick wall. This enables the shielding to be attached only to the intended maintenance or for repair purposes to open absolutely necessary places so that the at these Radiation emitted into the maintenance rooms is only of low intensity.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Sicherheitsbehälter mit einer einzigen, senkrecht unter dem Reaktortank angeordneten Lecksammelwanne versehen, in die alles bei Schäden am Reaktortank oder an den sonstigen Anlageteilen austretende Kühlmittel fließt.According to a further feature of the invention is the security container with a single leak collecting pan arranged vertically under the reactor tank provided, in which everything in the event of damage to the reactor tank or to the other system parts escaping coolant flows.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Lecksammelwanne zugleich als Auffangbehälter für die Trümmer eines zerstörten Reaktorkernverbandes ausgebildet ist. Sollte es infolge völligen Ausfalls der Kühlung im Reaktortank zu einem Schmelzen der Elemente des Kernverbandes kommen, werden diese den Boden des Reaktortanks zerstören und in die Lecksammelwanne fallen, in der sich eben infolge der Zerstörung des Reaktortanks soviel Kühlmittel befinden wird, daß eine weitere Kühlung der Trümmer gewährleistet ist. Etwa dabei verdampfendes Kühlmittel wird in den oberen Bereichen des Sicherheitsbehälters kondensieren und in die Lecksammelwanne zurückfließen. Eine Zerstörung des Sicherheitsbehälters durch die Trümmer des Kernverbandes wird damit vermieden.In a further embodiment of the invention it is proposed that the Leak collecting basin at the same time as a collecting container for the debris of a destroyed reactor core assembly is trained. Should it be as a result of a complete failure of the cooling in the reactor tank If the elements of the core assembly melt, these will become the soil Destroy the reactor tank and fall into the leak collecting pan, in which just as a result the destruction of the reactor tank will be so much coolant that another Cooling of the debris is guaranteed. Around this, evaporating coolant becomes condense in the upper areas of the containment and into the leak collecting tray flow back. Destruction of the containment by the rubble of the core structure is thus avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Figur 1 einen Längsaxialschnitt durch den Sicherheitsbehälter entsprechend der Linie C-C der Figur 2, Figur 2 in ihrer linken Hälfte einen Schnitt entsprechend der Linie A-A und in ihrer rechten Hälfte einen Schnitt entsprechend der Linie B-B der Figur 1, Figur 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie D-D der Figur 1 und Figur 4 in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit der Wärmetauscher.An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely, Figure 1 shows a longitudinal axial section through the security container accordingly the line C-C of Figure 2, Figure 2 in its left half a section corresponding to the line A-A and in its right half a section corresponding to the line B-B of Figure 1, Figure 3 shows a cross section according to the line D-D of Figure 1 and FIG. 4 shows, on an enlarged scale, a detail of the heat exchangers.

Innerhalb eines stählernen Sicherheitsbehälters 1 mit anschließender Abschirmung 2 aus Beton befindet sich ein Reaktortank 3, der in seinem unteren Bereich von einem Doppeltank 4 umgeben ist. Innerhalb des Reaktortanks 3 ist der Kernverband 5 des Reaktors angeordnet, der auf einer Abstützung 6 ruht, die gleichzeitig als Eintrittsammelraum für das durch eine Druckleitung 7 eintretende Primärkühlmittel dient, das durch eine Saugleitung 8 abgesaugt wird.Inside a steel security container 1 with a subsequent Shielding 2 made of concrete is a reactor tank 3, which is in its lower area is surrounded by a double tank 4. The core assembly is inside the reactor tank 3 5 of the reactor arranged, which rests on a support 6, which is at the same time as Inlet collecting space for the primary coolant entering through a pressure line 7 is used, which is sucked off through a suction line 8.

Im Normalbetrieb steht das Primärkühlmittel im Reaktortank 3 bis zu einem Spiegel 9 an, der in Notfällen bis auf einen weiteren Spiegel 10 absinken kann, ohne daß die Kühlung des Kernverbandes 5 bei abgeschaltetem Reaktor gefährdet wäre.In normal operation, the primary coolant in the reactor tank 3 is up to a mirror 9, which can be lowered to a further mirror 10 in emergencies can without endangering the cooling of the core assembly 5 when the reactor is switched off were.

Der Kreislauf des Kühlmittels wird normalerweise durch Pumpen 12 aufrechterhalten, die um den Reaktortank 3 herum gruppiert sind, und die mit Überlaufleitungen 13 versehen sind. Im Beispiel sind vier Kühlkreisläufe vorgesehen, wobei jede der Saugleitungen 8 nach dem Verlassen des Reaktortanks 3 zur Wärmedehnungskompensation in einer um einen biologischen Schild 15 gelegten Schleife zur Pumpe 12 geführt ist, von wo die mit einer ähnlichen Schleife versehene Druckleitung 7 ihren Anfang nimmt. Der Ringraum zwischen biologischem Schild 15 und Sicherheitsbehälter 1 ist (Fig. 3) durch Abschirmwände 16 in Sektoren unterteilt, die aus einzelnen, ziegelartigen und bei Bedarf aus dem Verband entfernbaren Blöcken 17 aufgebaut ist. Die einzelnen Sektoren des Ringraumes zwischen den biologischem Schild 15 und dem Sicherheitsbehälter 1 bilden dabei abwechselnd Räume 18, in denen die Pumpen 12 und kurze Rohrleitungsstränge 7, 8, 13 sowie weitere hier-nicht dargestellte Anlageteile untergebracht sind und Räume 19, die nach Abschalten des Reaktors Ablassen des Kühlmittels und Abklingenlassen der Radioaktivität der Anlage durch Mannlöcher 20 zugänglich sind, die im Normalbetrieb durch Deckel 21 verschlossen sind. Das Primärkühlmittel tritt aus der Druckleitung 7 über Sammler 22 in Dreilagenrohre 23 ein, deren innere Lagen (Fig. 4) 24 einen Teil der Wandung des Sicherheitsbehälters 1 bilden und verdampft bzw. überhitzt darin das als Sekundärkühlmittel und als Arbeitsmittel verwendete Wasser, von dem es durch eine Zwischenschicht 25 und eine äußere Lage 26 getrennt ist. Die Zwischenschicht 25 ist beidseitig mit Nuten 27 versehen, durch die bei schadhafter innerer Lage 24 oder äußerer Lage 26 das ausfließende Primär- bzw. Sekundärkühlmittel über Leitungen 44 zu einem nicht dargestellten Lecknachweisgerät geführt wird. Die Verbindung der Dreilagenrohre 23 mit der Wand des Sicherheitsbehälters 1 erfolgt über Kompensatoren 41. Das Primärkühlmittel fließt aus den Dreoilagenrohren 23 durch weitere Sammeler 28 über die in einer weiteren Schleife um den biologischen Schild 15 geführten Druckleitungen 7 zurück in den Reaktortank 3. Die in den Dreilagenrohren 23 zur Verfügung stehende Heizfläche ist so reichlich bemessen, daß einzelne dieser Rohre bei auftretenden Schäden in bekannter Weise durch Verstopfen außer Betrieb genommen werden können, ohne daß die Leistungsfähigkeit der Anlage beeinträchtigt würde. Beim Ausfall eines der vier Hauptkühlkreise (Fig. 1) kann die Anlage mit verminderter Leistung weiter betrieben werden, wozu der defekte Kreislauf durch Armaturen 42 abgesperrt werden kann, die mittels Antrieben 43 geöffnet bzw. geschlossen werden. Fallen die Hauptkühlkreise insgesamt aus, ist der Reaktor abzuschalten; die dann durch die Nachzerfallswärme des Brennstoffes im Kernverband 5 erzeugte Wärme wird über besondere Wärmetauscher 29 abgeführt. Sollte auch diese Notkühlung ausfallen, mit anschließendem Verdampfen des Primärkühlmittels, so wird ein für den Sicherheitsbehälter 2 gefährlicher Temperatur- und Druckanstieg dadurch verhindert, daß in weiteren, im Inneren des Sicherheitsbehälters 1, vorzugsweise in der Nähe der Wandung desselben angeordneten Dreilagenrohren 30 zusätzliches Kühlmittel, beispielsweise Wasser zirkuliert. Kommt es trotzdem zu einem Schmelzen des Kernverbandes 5 und zu einer Zerstörung des Reaktortanks 3 und des Doppeltanks 4, fallen die Trümmer des Kernverbandes 5 in einen Auffangbehälter 31, der gleichzeitig als Lecksammelwanne ausgebildet ist. Aus dem Reaktortank 3 oder aus beschädigten Rohrleitungen 7 und 8 oder Pumpe 12 ausfließendes Primärkühlmittel sammelt sich in derselben, da sie am tiefsten Punkt der Anlage angeordnet ist und bewirkt gegebenenfalls eine weitere Kühlung der Trümmer des Kernverbandes 5. Dabei verdampfendes Primärkühlmittel kondensiert in den oberen Bereichen des Sicherheitsbehälters 1 und fließt in die Lecksammelwanne 31 zurück. Die um den biologischen Schild 15 spiralförmig geführten Rohrleitungen 7 und 8 sind durch eine gemeinsame Isolierung 14 zu "heißgehenden Zellen" zusammengefaßt. Durch eine hier nicht dargestellte Begleitheizung, beispielsweise mit erhitztem Stickw stoff, kann das in den Hauptkreisläufen zirkulierende Flüssigmetall gegebenenfalls vor dem Einfrieren bewahrt werden.The coolant circuit is normally maintained by pumps 12, which are grouped around the reactor tank 3, and those with overflow lines 13 are provided. In the example, four cooling circuits are provided, with each of the suction lines 8 after leaving the reactor tank 3 for thermal expansion compensation in one order a biological shield 15 laid loop is led to the pump 12, from where the pressure line 7 provided with a similar loop begins. Of the Annular space between biological shield 15 and containment 1 is (Fig. 3) divided by shielding walls 16 into sectors, which consist of individual, brick-like and blocks 17 which can be removed from the dressing are built up if necessary. The single ones Sectors of the annulus between the biological shield 15 and the containment 1 alternately form spaces 18 in which the pumps 12 and short pipelines 7, 8, 13 and other parts of the plant, not shown here, are accommodated and Rooms 19, which, after the reactor has been switched off, drain the coolant and allow it to subside the radioactivity of the plant are accessible through manholes 20, which are in normal operation are closed by cover 21. The primary coolant emerges from the pressure line 7 via collector 22 in three-layer pipes 23, the inner layers (Fig. 4) 24 a Form part of the wall of the containment 1 and evaporate or overheat therein that as a secondary coolant and used as work equipment Water, from which it is separated by an intermediate layer 25 and an outer layer 26 is. The intermediate layer 25 is provided on both sides with grooves 27 through which at defective inner layer 24 or outer layer 26 the outflowing primary or secondary coolant is passed via lines 44 to a leak detection device, not shown. the Connection of the three-layer pipes 23 to the wall of the containment 1 takes place Via compensators 41. The primary coolant flows through the three-layer pipes 23 another collector 28 on top of that in a further loop around the biological shield 15 guided pressure lines 7 back into the reactor tank 3. Those in the three-layer pipes 23 available heating surface is so generously dimensioned that some of these Pipes out of operation in the known manner due to clogging in the event of damage can be taken without affecting the performance of the system would. If one of the four main cooling circuits (Fig. 1) fails, the system can with reduced power continue to be operated, including the defective circuit through Fittings 42 can be shut off, which are opened or closed by means of drives 43 will. If the main cooling circuits fail altogether, the reactor must be switched off; which then generated by the decay heat of the fuel in the core assembly 5 Heat is dissipated via special heat exchangers 29. Should also this emergency cooling fail, with subsequent evaporation of the primary coolant, a for the containment 2 prevents dangerous increases in temperature and pressure, that in further, inside the security container 1, preferably in the vicinity the wall of the same arranged three-layer pipes 30 additional coolant, for example Water circulates. However, if the core assembly 5 and to a destruction of the reactor tank 3 and the double tank 4, the debris falls of the core assembly 5 in a collecting container 31, which also acts as a leak collecting pan is trained. From the reactor tank 3 or from damaged pipes 7 and 8 or Primary coolant flowing out of pump 12 collects in the same, since it is arranged at the lowest point of the system and, if necessary, causes a further cooling of the debris of the core structure 5. Primary coolant evaporating in the process condenses in the upper areas of the containment 1 and flows into the Leak collecting pan 31 back. The spirally guided around the biological shield 15 Pipes 7 and 8 are to be "hot going" by a common insulation 14 Cells ". By a trace heating not shown here, for example With heated nitrogen, the liquid metal circulating in the main circuits can if necessary, be kept from freezing.

Durch weitere Rohrleitungen 32 geringen Querschnittes mjteingebauter fester Drossel 33 sind die Saug- und Druckseite der Hauptkühlkreisläufe miteinander verbunden, aus räumlichen Gründen hier zwischen den Sammlern 22 und den Saugleitungen 8. Weiteure, nicht erfindungswesentliche Teile der Anlage, beispielsweise Vorrichtungen zur Regelung des Reaktors,- zur Beschickung des Kernverbandes 5 mit Brennelementen und die Instrumentierung sind der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestelltMjteeinbuilter through further pipelines 32 of small cross-section fixed throttle 33 are the suction and pressure side of the main cooling circuits with each other connected, for space reasons here between the collectors 22 and the suction lines 8. Additional parts of the system that are not essential to the invention, for example devices for regulating the reactor, - for charging the core assembly 5 with fuel elements and the instrumentation are not shown in the drawing for the sake of clarity shown

Claims

SCHUTZMNSPRÜCHE f 4 liquid metal-cooled nuclear power plant with a Reactor tank and coolant circuits entirely within a containment are arranged that is resistant to temperature and pressure increases, which may occur in it as a result of malfunctions, with the heat emission from the primary coolant to the secondary coolant used as working fluid in heat exchangers takes place with three-layer pipes, characterized in that their with the primary coolant layers in contact t24) part of the wall of the containment (1) form.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the safety container (1) in its interior with an emergency cooling device consisting of three-layer pipes (30) is provided.

3. Plant according to claim 1, characterized in that the tubes £ 7), (8) the-primary coolant circuits on part of their length in the form of loops, Spirals or spirals around the reactor tank (3) and / or around its biological shield £ 15) are arranged.

4. Plant according to claim 3, characterized in that between the around the reactor tank (3) arranged tubes (7), (8) of the primary cooling circuit and the Wall of the safety container (1) shielded, externally accessible and walkable, Maintenance spaces (19) comprising individual sectors of the intermediate space are arranged.

5. Plant according to claim 4, characterized in that the shield C16) this maintenance space (19) consists of individually removable parts (17).

6. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized characterized in that the security container (1) with a single, vertically below the reactor tank (3) arranged leak collecting trough (31) is provided.

7. Plant according to claim 6, characterized in that the leak collecting pan (31) at the same time as a collecting container for the debris from a destroyed reactor core assembly (5) is formed.