DE2556558A1

DE2556558A1 - Verfahren und vorrichtung zum einschluss von reaktor-kernschmelzen bei hypothetischen kernkraftwerk-stoerfaellen

Info

Publication number: DE2556558A1
Application number: DE19752556558
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Phys Morlock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-12-16
Filing date: 1975-12-16
Publication date: 1977-06-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Einschluß von Reaktor-Kern-
schmelzen bei hypothetischen Kernkraftwerk-Störfällen.
Ein hypothetischer Störfall (Super-GaU) eines Xernreaktors kann zu bedeutenden Freisetzungen radioaktiver Stoffe an die Umwelt führen und mit Personen- und/oder Sachschäden verbunden sein, die mit dem beschriebenen Verfahren nebst Vorriehtung verhindert werden sollen.
Es ist bekannt, daß bei Kernreaktoren bedeutende Ansxrengungen unternommen werden, um unzulässig hohe Freisetzungen von radioaktiven Stoffen zu verhindern.
Vielfache Barrieren verhindern im Normalbetrieb von Kernreaktoren unzulässig hohe Freisetzungen von radioaktiven Stoffen an die Umwelt.
Bei oder nach Störfällen sorgen redundante und diversitäre Sicherheitssysteme soweit wie möglich für den Erhalt und das Funktionieren der noch intakten Barrieren, die damit bei allen bisher angenommenen Störfällen unzulässig hohe Freisetzungen von radioaktiven Stoffen an die Umwelt verhindern sollen.
Aber in jüngster Zeit werden auch hypothetiscbe Störfälle diskutiert, die zwar große Auswirkungen auf die Umgebung. von Kernkraftverken haben können, jedoch wegen ihrer sehr niedrigen Eintrittswahrscheinlichkeit bei allen bisherigen Standorten keinen merklichen Risikobeitrag liefern (Rasmussen: Reaktor-Sicherheitsstudie, Wash 1400).
"ah Auffassung der Bundesregierung und der Geneliinigungsbehörden müsse bei der Wahl des Standorts in der Wähe von Bevölkerungszentren der fehlende Sicherheitsfaktor Abstand durch zusätzliche technische Einrichtungen ersetzt werden. ?? ( VDI-Nachrichten, 14.11.75 Lothar Schulz:"Kernkraftwerke in Ballungsgebieten" ) Das Hauptanliegen dieser verschärften Sicherheitsanforderungen -- nämlich die Verhinderung unzulässig hoher Freisetzungen von radioaktiven Stoffen an die Umwelt auch nach hypothetischen Störfällen -- kann nur mit zusätzlichen Vorrichtungen, die die bisherigen Sicherheitseinrichtungen ergänzen, erfüllt werden.
Bisher sind verschiedene Vorrichtungen (z.B. P 23 63 845.1 oder P 23 63 844.0) vorgeschlagen worden, mit denen die Kernschmelze nach einem hypothetischen Störfall aufgefangen werden soll.
Diese bieten jedoch keine Lösung folgender Probleme: - Gewährleistung der Wärmeabfuhr des "Corecatchers" (die vorgeschlagenen "Corecatcher" erfordern ein auch nach einem hypothetischen Störfall funktionierendes Kühlsystem zur Abfuhr der Nachwärme) - sichere Trennung von "Corecatcher" und Kühl- bzw.
Moderatormittel - z.B. zur Verhinderung von Dampsexplosionen -- spätere Beseitigung der Reaktor-Kernschmelze.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahr-en und eine entsprechende Vorrichtung zur Lösung der genannten Probleme zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung unterhalb des Reaktordruckbehälters aus einer Sperrschicht gegen Kühl- bzw. Moderatormittel sowie aus einem Lager mit solchem Salz bzw. solcher Salzmischung besteht, daß der durchgeschmolzene Reaktor-Kern thermische Energie - im wesentlichen Zerfallswärme der Spaltprodukte (Nachwärme) - an das Salz bzw. die Salzmischung abgibt, wobei die freigesetzte Wärme als latente Schmelz- bzw. Umwandlungswärme aufgenommem wird und wobei nach Erreichen der Schmelz- bzw. Umwandlungstemperatur keine weitere Temperaturerhöhung auftritt, während nach einem Durchschmelzen des Reaktor-Kerns durch vorhandene Wände - z.B. von Reaktordruckbehälter, Sicherheitsbehälter, Betonkonstruktion etc. -ein Absperren solcherart entstandener Öffnungen - z.B. durch aushärtenden Schaum und/oder durch eine andere wiederzuschmelzende Schicht -z.B. Thermoplaste- - erfolgt, um ein Nachströmen von Kühl- bzw. Moderatormittelszu verhindern, in dem sich der aushärtende Schaum aufgrund der Erwärmung der Schicht aus Schaum bildenden Substanzen selbsttätig entwickelt, wenn der Reaktor-Kern durch diese Schicht hindurchschmilztsund/oder die wiederzuschnelzende Schicht eine entsprechende Sperre bildet, daß in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dem Salz bzw. der Salzmischung Neutronen absorbierende Stoffe - z.B. Borsalze - zugesetzt werden, so daß die Reaktor-Kernschmelze ihre ggf. noch oder wieder vorhandene Kritikalität verliert, daß in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Salzlager durch eine Oberflächenschicht mit geeigneter geometrischer Form - z.B. Waffelmuster - bedeckt ist, so daß die Fortdauer einer möglichen Kritikalität dadurch verhindert wird, daß die Reaktor-Kernschmelze sich auf verschiedene Hohlräume der Oberflächenschicht verteilt, wobei letztere sowie ggf. weitere Einrichtungen zur Kanalisierung der Reaktor-Kernschmelze aus geeigneten Strukturmaterialien - z.B.
Schamotte oder solchem Stoff, dessen Abbrenngeschwindigkeit größer ist als dessen Wärmetransportgeschwindigkeit - bestehen, daß in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung das Salz bzw. die Salzmischung sich in einem Behälter befindet, der als Auffangwanne dient, wenn bei einer späteren Auflösung des Salzlagers durch zugegebenes Wasser als Lösungsmittel eine Salzlauge entsteht, daß in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung geeignete Installationen zur Verfügung stehen, um die Salzlauge wegen vorhandener Kontaminationen und ggf. vorhandenel Aktivierung verdünnen und abpumpen zu können, damit die Salzlauge einschließlich der Teile der Reaktor-Kernschmelze einer Wiederaufarbeitung oder Endlagerung zugeführt werden kann.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß sich mit ihr die oben genannten Probleme lösen lassen.

Claims

Patentansprüche 1. Herfahren und Vorrichtung zun Einschluß von Reaktorkernschmelzen bei hypothetischen Kernkraftwerk-Störfällen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung unterhalb des Reaktordruckbehälters aus einer Sperrschicht gegen Kühl- bzw. Moderatormittel sowie aus einem Lager mit solchem Salz bzw. solcher Salzmischung besteht, daß der durchgeschmolzene Reaktor-Kern thermische Energie - im wesentlichen Zerfallswärme der Spaltprodukte (Nachwärme) - an das Salz bzw. die Salzmischung abgibt, wobei die freigesetzte Wärme als latente Schmelz- bzw. Umwandlungswärme aufgenommem wird und wobei nach Erreichen der Schmelz- bzw. Umwandlungstemperatur keine weitere Temperaturerhöhung auftritt, während nach einem Durchschmelzen des Reaktor-Kerns durch vorhandene Wände - z.B. von Reaktordruckbehälter, Sicherheitsbehälter, Betonkonstruktion etc. -ein Absperren solcherart entstandener Öffnungen - z.B. durch aushärtenden Schaum und/oder durch eine andere wiederzuschmelsende Schicht -z.B. Thermoplaste-- erfolgt, um ein Wachatrömen von Kühl- bzw. Moderatormittel zu verhindern, in dem sich der aushärtende Schaum aufgrund der Erwärmung der Schicht aus Schaum bildenden Substanzen selbsttätig entwickelt, wenn der Reaktor-Kern durch diese Schicht hindurchschmilztund/oder die wiederzuschmelzende Schicht eine entsprechende Sperre bildet.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenrlseiohnet, daß dem Salz bzw. der Salzmischung Neutronen absorbierende Stoffe - z.B. Borsalze - zugesetzt werden, so daß die Reaktor-Kernschmelze ihre ggf. noch oder wieder vorhandene Kriti kalität verliert.
3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Salzlager durch eine Oberflächenschicht mit geeigneter geometrischer Form - z.B. Waffelmuster - bedeckt ist, so daß die Fortdauer einer möglichen Kritikalität dadurch verhindert wird, daß die Reaktor-Kernschmelze sich auf verschiedene Hohlräume der Oberflächenschicht verteilt, wobei letztere sowie ggf. weitere Einrichtungen zur Kanalisierung der Reaktor-Kernschmelze aus geeigneten Strukturmaterialien - z.B.

Schamotte oder solchem Stoff, dessen Abbrenngeschwindigkeit größer ist als dessen Wärmetransportgeschwindigkeit - bestehen,
4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz bzw. die Salzmischung sich in einem Behälter befindet, der als Auffangwanne dient, wenn bei einer späteren Auflösung des Salzlagers durch zugegebenes Wasser als Lösungsmittel eine Salzlauge entsteht,
5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß geeignete Installationen zur Verfügung stehen, um die Salzlauge wegen vorhandener Kontaminationen und ggf. vorhandener Aktivierung verdünnen und abpumpen zu können, damit die Salzlauge einschließlich der Teile der Reaktor-Kernschmelze einer Wiederaufarbeitung oder Endlagerung zugeführt werden kann.