DE2710290A1

DE2710290A1 - NUCLEAR REACTOR PLANT IN HILL DESIGN

Info

Publication number: DE2710290A1
Application number: DE19772710290
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dipl Ing Schabert
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1977-03-09
Filing date: 1977-03-09
Publication date: 1978-09-14
Also published as: FR2383502A1; GB1567119A; JPS53110793A

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Unser ZeichenKRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Our mark

J VPA 77P 931 3 BRDJ VPA 77P 931 3 FRG

Hill-top nuclear reactor plant

Die Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage in Hügelbauweise mit einem in den Erdboden eingelassenen Reaktorgebäude mit einer Fundamentplatte.The invention relates to a nuclear reactor plant with a hill construction with a reactor building sunk into the ground with a foundation plate.

Bei der HUgelbauweise wird das Reaktorgebäude bekanntlich in den Erdboden eingelassen und dann mit einem aufgeschütteten Erdhügel überdeckt. Neben der Schutzwirkung gegen extreme äußere Einwirkungen ergibt sich dabei auch der Vorteil, daß das Erdreich radioaktive Gase und Dämpfe auffängt, wenn diese aus dem Kernkraftwerk austreten, falls sich ein hypothetischer Störfall mit Kernschmelze erreignet haben sollte, bei dem die Schmelze nicht im Reaktorgebäude eingeschlossen werden kann. Auch für diesen Fall soll aber die Integrität des Reaktorgebäudes weitgehend erhalten bleiben, weil ein Einsturz des Gebäudes unkontrollierte Bewegungen der das Reaktorgebäude bedeckenden Erdmassen zur Folge haben könnte und radioaktive Freisetzungen nicht mehr zuverlässig verhindert werden könnten.In the hill-top construction, the reactor building is known to be in sunk into the ground and then covered with a heaped mound of earth. In addition to the protective effect against extreme External influences also have the advantage that the soil absorbs radioactive gases and vapors when these exit from the nuclear power plant if a hypothetical incident with core meltdown should have occurred in which the Melt cannot be enclosed in the reactor building. In this case too, however, the integrity of the reactor building should largely preserved because a collapse of the building uncontrolled movements of the reactor building covering Earth masses could result and radioactive releases could no longer be reliably prevented.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß das Reaktorgebäude eine in den Hügel führende Entlastungseinrichtung aufweist und daß an das Reaktorgebäude nach unten führende wasserdichte Sperrschichten angeschlossen sind, die unter der Fundamentplatte einen geschlossenen Querschnitt begrenzen. Die Entlastungseinrichtung begrenzt den Druck im Reaktorgebäude und verhindert damit dessen Aufsprengen und Zerstören, wenn etwa das Reaktorkühlmittel unkontrolliert aus dem Reaktor entweicht. Der Aus-According to the invention it is provided that the reactor building has a relief device leading into the hill and that watertight barriers that lead down to the reactor building are connected under the foundation slab limit a closed cross-section. The relief device limits the pressure in the reactor building and prevents it so that it bursts open and destroyed if, for example, the reactor coolant escapes from the reactor in an uncontrolled manner. The Aus

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laßquerschnitt ist jedoch naturgemäß begrenzt, zumal die Aufnahmefähigkeit des Hügels mit wachsender Dichte abnimmt. Deshalb wird mit den Sperrschichten ein Zutritt des Grundwassers oder des im Hügel durch Dampfkondensation gebildeten Wassers zum Reaktorgebäude für den Fall verhindert, daß der schmelzende Reaktorkern sich durch das Reaktorgebäude unten hindurchbrennen sollte. Ohne die Sperrschichten würde das damit entstehende Loch den praktisch freien Zutritt für das unter einem Druck von mehreren bar am Reaktorgebäude anstehende Grundwasser oder Kondenswasser freigeben. So aber bleibt der Reaktorkern, d. h. die Kernschmelze, in dem durch die Sperrschichten eingeschlossenen Querschnitt, der trocken ist oder allenfalls eine beherrschbar kleine Wassermenge aufweist. Deshalb kann es auch nicht zu einer so starken Dampfbildung kommen, daß das Reaktorgebäude durch Überdruck, der höher ist als der Auslegungsdruck oder gar durch eine Druckwelle gefährdet wäre.But cross-section is naturally limited, especially since the absorption capacity of the hill decreases with increasing density. Therefore, the barrier layers prevent the groundwater or the im Mounds of water formed by steam condensation to prevent the reactor building in the event that the reactor core melts should burn through the reactor building below. Without the barriers, the resulting hole would be practical Enable free access for the groundwater or condensation water that is present at the reactor building at a pressure of several bar. But as it is, the reactor core remains, i.e. H. the core meltdown, in the cross-section enclosed by the barrier layers, which is dry or at most has a controllably small amount of water. That's why it can't be so strong Steam formation come that the reactor building by overpressure, which is higher than the design pressure or even by a Pressure wave would be at risk.

Die Sperrschichten können den Bodenverhältnissen zweckmäßig angepaßt werden. Günstig ist es, wenn sie in eine wasserundurchlässige Schicht des Erdbodens unter dem Reaktorgebäude reichen. Man kann aber bei Bedarf auch durch eine Sperrschicht, die weitgehend horizontal verläuft, einen vollständigen Abschluß erreichen, wenn der Erdboden bis in afchr große Tiefen wasserdurchlässig ist.The barrier layers can be appropriately adapted to the soil conditions will. It is beneficial if they are in a water-impermeable Sufficient layer of soil under the reactor building. But you can also, if necessary, through a barrier layer, which is largely runs horizontally, achieve a complete closure when the soil is permeable to water down to great depths is.

Die Wasserundurchlässigkeit braucht bei der Verwirklichung der Erfindung nur soweit gegeben zu sein, daß die mit der Kernschmelze schlagartig in Berührung kommende Wassermenge unter 500 t, vorzugsweise unter 100 t bleibt. Der Einschluß braucht also nicht vollständig dicht zu sein. Deshalb können die Sperrschichten vorteilhaft Dichtmaterial umfassen, das in einfachen Arbeitsgängen in lockeren Erdboden eingebracht ist. Als solches Dichtmaterial kommen Ton oder Zement in Frage sowie Bentonit, ein natürliches Mineral. Das Einbringen kann durch Injizieren, gegebenenfalls in flüssiger Form, erfolgen, wobei sich während der Bauzeit Grenzschichten durch Vereisen herstellen lassen.The impermeability to water needs to be given in the implementation of the invention only to the extent that that with the core meltdown The amount of water that comes into contact suddenly remains below 500 t, preferably below 100 t. The inclusion needs so not to be completely tight. Therefore, the barrier layers can advantageously comprise sealing material, which in simple Operations is introduced into loose soil. Clay or cement as well as bentonite are suitable as such sealing material, a natural mineral. It can be introduced by injection, if appropriate in liquid form, with during Have boundary layers created by freezing during the construction period.

Der wasserdicht eingeschlossene Querschnitt kann vorteilhaft kleiner sein als die Fläche der Fundamentplatte, weil dieThe watertight enclosed cross section can be advantageous be smaller than the area of the foundation plate because the

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Sperrschichten dann durch das darüber liegende Reaktorgebäude geschlitzt sind und ein dichter Anschluß an die Bodenwanne des Reaktorgebäudes sichergestellt werden kann. Dabei kann die Fundamentplatte oberhalb des Querschnittes Hohlräume aufweisen, die ein Durchbrennen des schmelzenden Reaktorkerns an bestimmter Stelle, vorzugsweise in der Mitte des Querschnitts, zu dem Zweck erleichtern, daß einerseits die Kernschmelze und damit die Wärmequelle möglichst schnell aus dem Reaktorgebäude verschwindet, und daß andererseits die Kernschmelze mit Sicherheit nur in den durch die Sperrschichten eingeschlossenen wasserfreien Querschnitt gelangt. Dabei sollten die Hohlräume mindestens 10 m radial nach innen von den Sperrschichten entfernt sein, damit durch die Hohlräume dringende Kernschmelze keine Beschädigungen der Sperrschichten verursachen kann.Barriers are then slit through the overlying reactor building and a tight connection to the floor pan of the reactor building can be ensured. The foundation plate can have cavities above the cross-section, a burning through of the melting reactor core at a certain point, preferably in the middle of the cross section, for the purpose of facilitating, on the one hand, the core meltdown and thus the heat source as quickly as possible from the reactor building disappears, and that on the other hand the core meltdown with certainty only in the anhydrous enclosed by the barrier layers Cross section arrives. The cavities should be at least 10 m radially inward from the barrier layers so that core melt penetrating through the cavities cannot damage the barrier layers.

Zu der mit der Erfindung bezweckten Verringerung der gegebenenfalls mit Kernschmelze plötzlich in Berührung kommenden Wassermenge kann man ferner dadurch beitragen, daß wasserführende Räume im Reaktorgebäude einen temperaturabhängig offenbaren Auslaß kleinen Querschnitts aufweisen. Auf diese Weise kann man verhindern, daß im Reaktorgebäude selbst größere Wassermengen bei einer thermischen Zerstörung des Betons schlagartig mit der Kernschmelze und den von ihr erhitzten Gebäudeteilen in Berührung kommen. Stattdessen sorgt der temperaturabhängig offenbare Auslaß mit seinem kleinen Querschnitt für ein langsames Entleeren solcher Wasservorräte, bevor die Festigkeit des Betons durch Ubertemperaturen zum Versagen gebracht wird, und der Wasservorrat schlagartig ausläuft. Kleiner Querschnitt bedeutet in diesem Zusammenhang einige zehn cm (höchstens etwa 100 cm ), so daß die Durchflußmengen wenige t/h (höchstens etwa 100 t/h) nicht überschreiten.The aim of the invention to reduce the, if applicable With core meltdown suddenly coming into contact with water quantity can also contribute by the fact that water-bearing Spaces in the reactor building have an outlet of small cross section that can be revealed as a function of temperature. That way you can you prevent even larger amounts of water in the reactor building from abruptly thermal destruction of the concrete come into contact with the meltdown and the parts of the building heated by it. Instead, it takes care of the temperature reveal outlet with its small cross-section for a slow emptying of such water supplies before the firmness the concrete is brought to failure by excess temperatures, and the water supply runs out suddenly. In this context, a small cross-section means a few tens of cm (at most about 100 cm), so that the flow rates do not exceed a few t / h (at most about 100 t / h).

Der Auslaß kann zur temperaturabhängigen Öffnung Schmelzpfropfen aufweisen, zum Beispiel aus Metallegierungen mit Schmelzpunktenim Bereich zwischen 200 und 300⁰C. Bei Brennelement-Lagerbecken mit Lagergestellen, die mit einem Rauminhalt von 1200 vor und mehr als Wasserquellen besonders gefährlich werden können, sollte der Auslaß oberhalb der Oberkante der Lagergestelle liegen.The outlet may comprise for temperature-dependent opening fusible, for example, metal alloys having Schmelzpunktenim range between 200 and 300 ⁰ C. In the case of fuel assembly storage pool with storage racks, which can be especially dangerous with a volume of 1200 before and more than springs, the outlet should be above the upper edge of the storage racks.

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Für diesen Fall verbleibt zwar eine Restmenge von etwa 1/3 des normalen Wasserstandes in solchen Becken. Diese Menge kann aber für den Fall, daß der Beton nicht versagt, noch zur Wärmeabfuhr der gelagerten Brennelemente ausreichen, während andererseits für den Fall des Betonversagens die auf 1/3 reduzierte Wassermenge zu einer noch beherrschbaren Dampfentwicklung führen wird, die den entlasteten drucklosen Betonbehälter zwar plötzlich, aber nur im Rahmen seines Auslegungsdruckes von beispielsweise 5 bar beansprucht.In this case there remains a residual amount of about 1/3 of the normal water level in such pools. In the event that the concrete does not fail, this amount can still be used for heat dissipation of the stored fuel elements are sufficient, while on the other hand the amount of water reduced to 1/3 in the event of concrete failure will lead to a still controllable steam development, which suddenly relieved the pressureless concrete tank, but only within the scope of its design pressure of, for example 5 bar stressed.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben.An exemplary embodiment is shown below with the aid of the accompanying drawing described.

In der Figur ist in einem Vertikalschnitt ein Kernkraftwerk mit einem Druckwasserreaktor für z. B. 1300 MWe vereinfacht dargestellt. Der Druckwasserreaktor sitzt, wie die Figur zeigt, in einer kugelförmigen Sicherheitshülle 1, die aus Stahl besteht und mit Betoneinbauten 2 die Primärkreiskomponenten, insbesondere den Reaktordruckbehälter 3, umschließt. Die Betoneinbauten 2 bilden u.a. ein Becken 5 für Brennelemente, die in einem Lagergestell 6 untergebracht werden können. Die Sicherheitshülle 1 ist von einer sogenannten Sekundärabschirmung 7 umgeben. Dies ist ein schalenförmiger Betonbau mit zylindrischem Grundriß, der zusammen mit den genannten Betoneinbauten und der Sicherheitshülle im folgenden als Reaktorgebäude 8 bezeichnet ist .In the figure, a nuclear power plant with a pressurized water reactor for z. B. 1300 MWe simplified shown. As the figure shows, the pressurized water reactor sits in a spherical safety envelope 1 made of steel and encloses the primary circuit components, in particular the reactor pressure vessel 3, with concrete internals 2. The concrete fixtures 2 form, inter alia, a basin 5 for fuel elements, which can be accommodated in a storage rack 6. the Safety envelope 1 is surrounded by what is known as a secondary shield 7. This is a bowl-shaped concrete building with a cylindrical Ground plan, which together with the mentioned concrete internals and the safety envelope in the following as a reactor building 8 is designated.

Das Reaktorgebäude 8 umfaßt eine ebene Fundamentplatte 9» die, wie die Figur zeigt, zum Beispiel 30 m tief in den Erdboden 10 eingelassen ist. Unter der Erdoberfläche 11 ist zu diesem Zweck im Bereich einer wasserführenden Kiesschicht 12 eine Grube 13 vorgesehen, die durch wasserdichte Sperrschichten 14 und 15 abgeschlossen ist. Der doppelte Einschluß verhindert mit besonderer Sicherheit, daß Radioaktivität mit dem Grundwasser weitergetragen werden kann.The reactor building 8 comprises a flat foundation plate 9 »which, as the figure shows, is set into the ground 10 to a depth of 30 m, for example. Below the surface of the earth 11 is for this purpose A pit 13 is provided in the area of a water-bearing gravel layer 12, which is closed off by watertight barrier layers 14 and 15 is. The double confinement prevents radioactivity from being carried on with the groundwater with particular certainty can be.

Der über die Erdoberfläche 11 hinausragende Teil des Reaktorgebäudes 8 ist mit einem Hügel 16 überschüttet, der oben mit einer dichten Tonschicht 17 und einer mechanisch festen Schicht 18 abschließt. Der Hügel ist durch Trennwände 19 unterteilt,The part of the reactor building protruding above the surface of the earth 11 8 is covered with a mound 16, the top with a dense clay layer 17 and a mechanically strong layer 18 completes. The hill is divided by partitions 19,

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so daß ein optimaler Einschluß von unter Umständen radioaktivem Dampf gewährleistet ist, wie zum Beispiel in den Patentanmeldungen P 26 34 294.9 (VPA 76 P 9352) und P 26 34 356.6 (VPA 76 P 9354) angegeben ist.so that an optimal containment of possibly radioactive vapor is guaranteed, as for example in the patent applications P 26 34 294.9 (VPA 76 P 9352) and P 26 34 356.6 (VPA 76 P 9354) is indicated.

Unter der Fundamentplatte 9 ist bei der Erfindung eine weitere Sperrschicht 20 vorgesehen, die einen kreisförmigen Querschnitt 23 mit einem gegenüber der Fundamentplatte um etwa 20 m kleineren Durchmesser einschließt. Die Sperrschicht 20 reicht ebenso wie die Sperrschichten 14 und 15 bis in einen wasserundurchlässigen Bereich 21 des Erdbodens 10, und zwar kann sie um einige Meter in diesem Bereich eintauchen. Die Sperrschicht 20 besteht ebenfalls aus Bentonit, das über eine Dicke von 2 bis 5m in das Erdreich eingebracht ist.Under the foundation plate 9, a further barrier layer 20 is provided in the invention, which has a circular cross-section 23 with a diameter about 20 m smaller than the foundation plate. The barrier layer 20 will also suffice like the barrier layers 14 and 15 up to a water-impermeable area 21 of the ground 10, and indeed it can around Immerse a few meters in this area. The barrier layer 20 is also made of bentonite, which over a thickness of 2 to 5m is introduced into the ground.

Innerhalb des Querschnittes 23 ist die Fundamentplatte 9 mit Hohlräumen 22 versehen. Die Hohlräume erstrecken sich in der Höhe über etwa die Hälfte der mehrere Meter betragenden Dicke der Fundamentplatte. Sie sorgen dafür, daß innerhalb des von der Sperrschicht 20 eingeschlossenen Querschnittes 23t und zwar im zentralen Bereich, eine definierte Schwachstelle in der Fundamentplatte 9 geschaffen ist. An dieser Stelle würde ein bei einem denkbaren Störfall schmelzender Reaktorkern durch die Fundamentplatte 9 hindurchdringen. Die dabei entstehende öffnung des Reaktorgebäudes 8, das an sich die Reaktivität einschließen soll, liegt im eingeschlossenen Querschnitt 23· Sie erstreckt sich bei der Erfindung also in einen gegenüber dem Grundwasser abgeschlossenen Bereich. Deshalb kann die von dem schmelzenden Kern entwickelte Dampfmenge nicht durch zufließendes Grundwasser vergrößert werden. Damit wird unterbunden, daß das Reaktorgebäude 8 durch plötzlich steigenden Dampfdruck zum Bersten und Einstürzen gebracht wird.The foundation plate 9 is provided with cavities 22 within the cross section 23. The cavities extend in the Height over about half the thickness of the foundation slab, which is several meters. They ensure that within the of the barrier layer 20 enclosed cross section 23t and Although in the central area, a defined weak point in the foundation plate 9 is created. At this point it would a reactor core that melts in the event of a conceivable accident can penetrate through the foundation plate 9. The resulting Opening of the reactor building 8, which in itself include the reactivity should, lies in the enclosed cross-section 23 · It extends in the invention in a opposite to the Groundwater closed area. Therefore, the amount of steam developed by the melting core cannot pass through the inflowing one Groundwater are enlarged. This prevents the reactor building 8 from suddenly increasing steam pressure Bursting and collapsing.

Das Brennelement-Lagerbecken 5 ist beim Ausführungsbeispiel mit einer Auslaßleitung 25 versehen, die mit einem Schmelzpfropfen 26 verschlossen ist. Der Schmelzpfropfen ist eine Metallegierung auf Zinnbasis mit einem Schmelzpunkt von 250⁰C. Deshalb wird, falls bei einem Störfall eine höhere Temperatur im Beton des Reaktorgebäudes θ entsteht, der Auslaß 25 geöffnet, so daßIn the exemplary embodiment, the fuel element storage pool 5 is provided with an outlet line 25 which is closed with a melt plug 26. The melt plug is a metal alloy based on tin with a melting point of 250 ^° C. Therefore, if a higher temperature arises in the concrete of the reactor building θ in the event of an accident, the outlet 25 is opened so that

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das im Brennelement-Lagerbecken 5 vorhandene Wasser bis auf die Höhe des Brennelement-Lagergestells 6 abgesenkt wird. Dadurch wird der Wasserinhalt von zum Beispiel 1300 nr auf 1/3 abgesenkt, so daß keine schlagartige Dampfbildung entstehen kann. 5the water present in the fuel assembly storage pool 5 is lowered to the level of the fuel assembly storage rack 6. Through this the water content is reduced from, for example, 1300 nr to 1/3 so that no sudden steam formation can occur. 5

Im Ringraum 30 zwischen der Sicherheitshülle 1 und dem Reaktorgebäude 8 ist ein sogenannter Flutbehälter 31 vorgesehen, der für das Fluten des Reaktorraums bei einem Kühlmittelverlustunfall vorgesehen ist. Dieser Flutbehälter mit einer Wassermenge _von 400 nr ist gleichfalls mit einem Auslaß 32 versehen, der mit einem Schmelzpfropfen 33 im Normalfall verschlossen ist.In the annular space 30 between the safety envelope 1 and the reactor building 8, a so-called flood tank 31 is provided, which is provided for flooding the reactor space in the event of a coolant loss accident. This flood tank with a water quantity _of 400 nr is also provided with an outlet 32 which is normally closed with a melt plug 33.

Wie die Figur zeigt , sind bei der Kernreaktoranlage nach der Erfindung im Bereich des Reaktorgebäudes 7 mehrere Entlastungsmöglichkeiten vorgesehen, die unter Druck stehenden Medien aus dem Reaktorgebäude in die aufgeschüttete Lockerschicht des Hügels 16 zu führen. Im Inneren der Stahlkugel 1 ist eine Auslaßmöglichkeit in Form einer Leitung 35 vorgesehen, die im oberen Bereich der Stahlkugel beginnt und zum Beispiel eine Nennweite von 400 mm hat. Die Leitung führt über ein überdruckventil 36 mit einem Ansprechdruck von 6 bar zu einem Auslaß 37, der vorzugsweise in einer groben Kiesschicht liegt. Dies hat den Zweck, eine verteilte Einleitung von Gasen und Dämpfen zu ermöglichen.As the figure shows, in the nuclear reactor installation according to the invention in the area of the reactor building 7 there are several possibilities for relief provided, the pressurized media from the reactor building in the heaped loose layer of the Hill 16 lead. In the interior of the steel ball 1, an outlet in the form of a line 35 is provided which begins in the upper area of the steel ball and has a nominal diameter of 400 mm, for example. The line runs through a pressure relief valve 36 with a response pressure of 6 bar to an outlet 37, which is preferably in a coarse layer of gravel. This has the purpose of a distributed introduction of gases and vapors to enable.

Parallel zum überdruckventil 36 ist ein fernbetätigbares Ventil 38 angeordnet. Mit diesem Ventil kann eine Druckabsenkung in der Sicherheitshülle auf praktisch den Ausgleichsdruck gegenüber dem Hügel erreicht werden. Dies ist dann wichtig, wenn bei Störfällen mit einer schlagartigen Dampfentwicklung gerechnet wird, die bei einem Druck von 6 bar, wie er durch das überdruckventil 36 vorgegeben ist, zu einer überlastung der Stahlkugel 1 führen könnte.In parallel with the pressure relief valve 36 is a remotely operated valve 38 arranged. This valve can be used to lower the pressure in the safety envelope to practically the equalization pressure across from the hill. This is important if, in the event of an accident, with a sudden development of steam It is expected that at a pressure of 6 bar, as specified by the pressure relief valve 36, an overload the steel ball 1 could lead.

Aus dem Ringraum 30 zwischen der Kugel 1 und dem Reaktorgebäude 7 führt ein überdruckventil 40 mit einem Ansprechdruck von beispielsweise 2 bar zu dem gleichen Auslaß 37. Daneben ist ein weiteres überdruckventil 41 vorgesehen, das einen Ansprechdruck von beispielsweise 5 bar aufweist. Mit diesem wirdAn overpressure valve 40 with a response pressure leads from the annular space 30 between the ball 1 and the reactor building 7 of, for example, 2 bar to the same outlet 37. In addition, a further pressure relief valve 41 is provided, which provides a response pressure of, for example, 5 bar. With this will

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ρ ein weiterer Auslaßquerschnitt von zum Beispiel 1500 cm geöffnet, so daß die Festigkeit des Reaktorgebäudes, die einem Innendruck von zum Beispiel 7 bar entspricht, nicht gefährdet ist, solange die stoßartige Druckerzeugung durch Verdampfen von Wasser an erhitzten Gebäudeteilen nicht über die Wassermenge von 500 t hinausgeht. Die vorgenannten Auslaßöffnungen reichen leicht aus, die durch die Nachwärme des Reaktorkerns stetig verdampfte Menge abfließen zu lassen.ρ another outlet cross-section of, for example, 1500 cm opened, so that the strength of the reactor building, which corresponds to an internal pressure of, for example, 7 bar, is not endangered as long the sudden pressure generation through evaporation of water on heated parts of the building does not exceed the amount of water of 500 t. The aforementioned outlet openings are easily sufficient for the amount constantly evaporated by the residual heat of the reactor core to drain.

Wenn man annimmt, daß der Reaktor bei einem unter normalen Verhältnissen völlig ausgeschlossenen Störfall, zum Beispiel bei Waffeneinwirkung, von jeder Kühlung abgeschnitten wird, so entwickelt er auch bei völlig eingefahrenen Steuerstäben so viel Wärme, daß es zum Kernschmelzen kommen kann. Zum Beispiel werden in den ersten 46 Tagen nach dem Eintreten der Störung etwa 4 x 10 MWs an Wärme frei. Diese Wärmemenge wäre theoretisch in der Lage, 16 000 t Wasser zu verdampfen. In der Stahlkugel 1 kann jedoch nur eine Verdampfungswärme von 320 t Wasser gespeichert werden. Deshalb wird bei weiterer Wärmeentwicklung, die zur Verdampfung führt, Wärme in Form von Dampf aus der Sicherheitshülle abgeführt.Assuming that the reactor is under normal conditions completely excluded accidents, for example in the event of a weapon, is cut off from any cooling, so developed Even with the control rods fully retracted, it has so much heat that it can lead to a core melt. For example be in the first 46 days after the occurrence of the fault, around 4 x 10 MWs of heat are released. This amount of heat would be theoretical able to evaporate 16,000 tons of water. In the steel ball 1, however, only a heat of vaporization of 320 t of water can be stored will. Therefore, with further heat generation, which leads to evaporation, heat in the form of steam from the Safety envelope removed.

Sollte die Stahlkugel 1 versagen, so kann sich der Dampf im Reaktorgebäude 7 ausbreiten. Der darin speicherbare Energieinhalt ist aber ebenfalls sehr begrenzt. Er beträgt kurzzeitig etwa 500 t Dampf, wenn man die an den Wänden stattfindende Kondensation nicht berücksichtigt. Insgesamt sind im Reaktorgebäude im Normalfall jedoch etwa 5000 t Wasser vorhanden. Diese führen dazu, daß Dampf aus dem Reaktorgebäude über den Auslaß 37 und den Auslaß 42 in den Hügel abgegeben wird. Dort kondensiert der Dampf endgültig. Das Kondensat strömt nach unten und ergibt bei einem mittleren Porenvolumen von 15% der das Reaktorgebäude 7 einschließenden Kiesschicht und der zur Verfügung stehenden Querschnittsflächen einen Wasserstand von beispielsweise 2,4 m Höhe.Should the steel ball 1 fail, the steam can spread in the reactor building 7. The energy content that can be stored in it but is also very limited. For a short time it amounts to about 500 tons of steam, if one considers the steam that is taking place on the walls Condensation not taken into account. In total, however, there is normally around 5000 t of water in the reactor building. These result in steam from the reactor building being discharged through outlet 37 and outlet 42 into the mound. there the steam finally condenses. The condensate flows downwards and results in an average pore volume of 15% the gravel layer enclosing the reactor building 7 and the available cross-sectional areas a water level for example 2.4 m high.

Die Wärmeleitung in der Kiesschicht ist nahezu vernachlässigbar klein. Auch die wassergetränkte Schicht kann keine große Wärme abführen, so daß ohne weitere Nachlieferung von WasserThe heat conduction in the gravel layer is almost negligible small. Even the water-soaked layer cannot dissipate a great deal of heat, so that there is no further supply of water

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das Betongebäude mit seinen Einbauten stark aufgeheizt wird. Man kann mit Temperaturen von mehr als 200°C rechnen. Deshalb ist es wichtig, daß auch beim Durchbrennen der Kernschmelze, das durch die Hohlräume 22 in der Fundamentplatte 9 gezielt gefördert wird, kein Wassereinbruch erfolgt, der an denthe concrete building with its built-in components is heated up considerably. Temperatures of more than 200 ° C can be expected. That's why It is important that even when the core meltdown burns through, that is targeted through the cavities 22 in the foundation plate 9 is promoted, there is no water ingress to the heißen Gebäudeteilen zu einer schlagartigen Verdampfung führen würde. Bei der Erfindung erreicht man dies durch die Sperrschicht 20. Sie sorgt dafür, daß das mit der Kernschmelze und den erhitzten Gebäudeteilen kurzfristig in Berührung kommendehot parts of the building lead to sudden evaporation would. In the invention, this is achieved by the barrier layer 20. It ensures that the core meltdown and briefly coming into contact with the heated parts of the building Wasservolumen nicht größer ist als die in der gleichen Zeit über die Auslaßleitungen 37 und 42 abführbare Dampfmenge. Dadurch wird ein Zersprengen des Reaktorgebäudes 7 vermieden, das zu einem Abstürzen des Hügels 16 und damit zu einer Freisetzung von Radioaktivität führen könnte.Volume of water is not greater than that at the same time Amount of steam that can be removed via the outlet lines 37 and 42. This prevents the reactor building 7 from shattering, which could lead to a fall of the hill 16 and thus to a release of radioactivity.

Beim Ausfuhrungsbeispiel ist noch dargestellt, daß sich ein Auslaß 45 mit einem auf 1,5 bar eingestellten Überdruckventil 46 aus dem Lockermaterial des Hügels ins Freie erstreckt. Dieser Auslaß soll vermeiden, daß bei der DampfkondensationIn the exemplary embodiment it is also shown that an outlet 45 with a pressure relief valve 46 set to 1.5 bar extends from the loose material of the hill into the open. This outlet is intended to avoid that during steam condensation im Hügel anfänglich ein überdruck aus nicht kondensierbarer Luft entsteht, der die zur Abdichtung vorgesehene Tonschicht 17 und die mechanisch feste Schicht 18 aufsprengen würde. Mit der erfindungsgemäßen Sperrschicht wird sichergestellt, daß nach Aufbrauchen des Wasservorrats im Reaktorgebäudein the hill initially an overpressure of non-condensable Air is produced which would burst open the clay layer 17 provided for sealing and the mechanically solid layer 18. The barrier layer according to the invention ensures that after the water supply in the reactor building has been used up kein weiterer Dampf in den Hügel gelangen kann, der diesen örtlich soweit erwärmt, daß unkondensierter Dampf durch den Auslaß 45 ins Freie austritt.no further steam can get into the hill, which locally heats it to such an extent that uncondensed steam through the Outlet 45 emerges into the open.

9 Patentansprüche 1 Figur9 claims 1 figure

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Claims

1.) Nuclear reactor plant in hill construction with a reactor building sunk into the ground with a foundation plate, thereby characterized in that the reactor building (8) has a relief device leading into the hill and that to the reactor building (8) downwardly leading waterproof barriers (20) are connected, which are closed under the foundation plate (9) Limit cross-section (23).

2. Nuclear reactor plant according to claim 1, characterized in that the barrier layers (20) in a water-impermeable Layer (21) of the ground (10) under the reactor building (8) reach.

3. Nuclear reactor plant according to claim 1 or 2, characterized in that that the barrier layers (20) sealing material, in particular clay, bentonite or cement, comprise the loose Ground (12) is introduced.

4. Nuclear reactor plant according to claim 1, 2 or 3 »characterized in that that the cross section (23) is smaller than the area of the foundation plate (9).

5. Nuclear reactor plant according to one of claims 1 to 4, characterized in that the foundation plate (9) above of the cross-section (23) has cavities (22).

6. Nuclear reactor plant according to claim 5, characterized in that the cavities are at least 10 m radially from the barrier layers are away.

7. Nuclear reactor plant according to one of claims 1 to 6, characterized in that water-bearing spaces (5, 31) in the reactor building (8) have an outlet (25, 32) of small cross section which can be opened as a function of temperature.

8. Nuclear reactor plant according to claim 7, characterized in that the outlet (25, 32) has a melt plug (26, 33).

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9. Nuclear reactor plant according to claim 7 or 8 with a fuel storage pool (5) with storage racks (6), characterized in that the outlet (25) is above the upper edge of the Storage racks (6) lies.

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