-
Kernkraftwerksanlage
-
Die Erfindung betrifft eine Kernkraftwerksanlage mit einem in einem
zylindrischen Reaktordruckbehälter untergebrachten gasgekühlten Kernreaktor.
-
Es ist Stand der Technik, den Reaktordruckbehälter einer Kernkraftwerksanlage
mit einem als Sicherheitshülle dienenden Reaktorschutzgebäude zu umgeben. Das Reaktorschutzgebäude
kann aus einer Betonkonstruktion bestehen (DT-OS 20 35 089), oder es kann aus Stahl
hergestellt sein (DT-AS 22 34 782). Ublicherweise ist es als Zylinder ausgebildet,
der oben mit einer Kalotte abgeschlossen ist.
-
Die Gasdichtheit von aus Beton bestehenden Reaktorschutzgebäuden für
Anlagen mit gasgekühlten Kernreaktoren wurde bisher durch einen sogenannten Liner
erzielt. Darunter ist eine dichte Stahlhaut von 10 bis 15 mm Stärke zu verstehen,
die auf der Innenseite der Betonwand des Schutzgebäudes angeordnet und mit dieser
verankert ist.
-
Ein in solcher Verbundbauweise hergestelltes Reaktorschutzgebäude
hat folgende Nachteile: es ist eine lange Bauzeit erforderlich (meist über ein Jahr),
weil sehr aufwendige Dichtheitsprüfungen am Liner durchgeführt werden müssen; die
Anwendung einer zeitsparenden Gleitschalung bein Betonieren ist nicht möglich; es
ist nur schwer der Nachweis zu erbringen, daß der Liner im Falle eines hypothetischen
Flugzeugabsturzes auf das Reaktorschutzgebäude nicht undicht wird.
-
Ein weiterer Nachteil der Verbundbauweise besteht darin, daß die im
Inneren des Reaktorschutzgebäudes aufgestellten Kraftwerkskomponenten (z.B. elektrische
Schaltschränke) beschädigt und außer Funktion gesetzt werden, wenn am Reaktordruckbehälter
ein Druckentlastungsstörfall eintritt, bei dem heiße Gase in das Reaktorschutzgebäude
einströmen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kernkraftwerksanlage
der oben beschriebenen Bauart anzugeben, bei der die erwähnten Nachteile vermieden
sind.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Reaktordruckbehälter
von einem drucktragenden gasdichten, im Unterteil kreis zylindrisch und im Oberteil
halbkugelartig oder halbkugelähnlich geformten Reaktorschutzgebäude aus Stahl und
einem weiteren, separaten, im Unterteil ebenfalls kreiszylindrisch und im Oberteil
gewölbeartig ausgebildeten Reaktorschutzgebäude aus Beton umschlossen ist, wobei
das stählerne Reaktorschutzgebäude innerhalb des Reaktorschutzgebäudes aus Beton
installiert ist, und daß die beiden Schutzgebäude vorzugsweise auf einer gemeinsamen
Fundamentplatte angeordnet sind.
-
Der lichte Abstand zwischen diesen beiden Reaktorschutzgebäuden kann
wenigstens 0,5 m, vorzugsweise aber 3 bis 6 m, betragen.
-
Gemäß der Erfindung wird im Falle einer Undichtheit am Reaktordruckbehälter
durch das innere, stählerne Reaktorschutzgebäude zunächst eine erste Barriere gegen
radioaktive Stoffe gebildet.
-
Bei einem Flugzeugabsturz auf das äußere Reaktorschutzgebäude bleibt
das innere Schutzgebäude mit Sicherheit dicht, da es die Deformierung der äußeren
Betonwand nicht mitmachen muß.
-
Der Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Reaktorschutzgebäude
ist sowohl vor Flugzeugabsturz und Gasexplosionen
als auch - bei
Druckentlastung des Reaktordruckbehälters - vor austretenden heißen Gasen geschützt.
-
Die Bauzeit des äußeren Reaktorschutzgebäudes und damit der gesamten
Anlage kann um 5 bis 7 Monate verringert werden, da nunmehr die Anwendung einer
Gleitschalung möglich ist. Die Teile des inneren Reaktors chutz gebäudes können
in der Zeit zusammengeschweißt werden, in welcher die Einbauten des Reaktordruckbehälters
montiert werden. Durch diese Arbeit wird also die Gesamterrichtungszeit der Anlage
nicht verlängert, so daß sich beträchtliche finanzielle Einsparungen ergeben.
-
Für den Schadensfall kann eine zusätzliche Barriere gegen radioaktive
Stoffe dadurch geschaffen werden, daß die Innenfläche des äußeren Reaktorschutzgebäudes
in an sich bekannter Weise mit einem Kunststoffbelag versehen wird. Kommt es bei
einem großen Reaktorunfall zu einer Undichtheit des stählernen Reaktorschutzgebäudes
(diese kann auch schon durch das Versagen einer Absperrarmatur bewirkt werden),
so wird die Umgebung der Kernkraftwerksanlage noch durch das äußere Reaktorschutzgebäude
geschützt.
-
Vorteilhafterweise wird während des normalen Reaktorbetriebes der
Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Reaktorschutzgebäude in an sich
bekannter Weise gegenüber der umgebenden Atmosphäre auf Unterdruck gehalten, wodurch
ein zusätzlicher Schutz gegen den Austritt von radioaktiven Stoffen in die Umgebung
erreicht wird.
-
In vorteilhafter Weiterentwicklung der Erfindung können in dem Zwischenraum
zwischen dem inneren und dem äußeren Reaktorschutzgebäude Bühnen angeordnet sein,
die vorzugsweise als Ringbühnen ausgebildet und von separaten Stützen getragen sind.
-
Dies gibt - besonders im Hinblick auf Erdbeben - eine sehr standfeste
Bühnenkonstruktion, die vom äußeren und inneren Reaktorschutzgebäude durch Luftspalte
völlig getrennt ist.
-
Zwischen den Bühnen und ihren Stützen einerseits und dem äußeren Reaktorschutzgebäude
andererseits soll ein minimaler freier Abstand von wenigstens 0,3 m vorhanden sein.
Der minimale freie Abstand zwischen den Bühnen und Stützen einerseits und dem inneren
Reaktorschutzbehälter andererseits sollte 0,05 m nicht unterschreiten.
-
In dem Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Reaktorschutzgebäude
kann zweckmäßigerweise wenigsten ein Aufzugsschacht angeordnet sein.
-
Da der genannte Zwischenraum - wie bereits beschrieben - sowohl vor
Flugzeugabsturz als auch vor heißen Gasen geschützt ist, kann er vorteilhafterweise
für die Aufstellung wichtiger Kraftwerkskomponenten benutzt werden (vor allem auch
für solche mit sicherheitstechnischer Bedeutung). So können beispielsweise elektrische
Schalt- und/oder Meßschränke, einzelne Komponenten einer Klimaanlage oder auch die
gesamte Klimaanlage auf den Bühnen aufgestellt sein. Zweckmäßigerweise sind in letzterem
Fall die Austrittsöffnungen der Kaltluftleitungen der Klimaanlage zur Abfuhr von
Wärme gegen die Wände des inneren Reaktorschutzgebäudes gerichtet.
-
Es ist auch möglich, in dem besagten Zwischenraum eine Gasreinigungsanlage
oder Teile derselben und/oder ein Brennelementlager unterzubringen. Ebenso können
Komponenten des Nachwärmeabfuhrsystems oder Energieversorgungseinrichtungen für
die Regel- und Abschaltstäbe in dem Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren
Reaktorschutzgebäude angeordnet sein.
-
Es ist zweckmäßig, innerhalb des inneren Reaktorschutzgebäudes über
dem Reaktordruckbehälter einen Kran zu installieren, der sich vorzugsweise auf dem
Druckbehälter abstützt.
-
Im Mantel des inneren Reaktorschutzgebäudes kann wenigstens ein Materialtor
vorgesehen sein, das sich vorzugsweise in Höhe der Bühne des Reaktordruckbehälters
befindet.
-
Um im Falle einer Undichtheit des Reaktordruckbehälters den Ausgleichsdruck
innerhalb des inneren Reaktorschutzgebäudes nicht zu hoch ansteigen zu lassen, sind
vorteilhafterweise in der Kuppel dieses Gebäudes ein Sprühsystem und/oder mindestens
ein Kühler für das austretende Reaktorgas angeordnet.
-
Die Verbindungsleitungen zwischen den in dem Reaktordruckbehälter
befindlichen Wärmetauschern bzw. die Speisewasser- und Dampfleitungen für die in
dem Reaktordruckbehälter installierten Dampferzeuger können durch horizontale Kanäle
geführt sein, die innerhalb der Fundamentplatte für die beiden Reaktorschutzgebäude
angeordnet sind.
-
An der Innenseite des Oberteiles des äußeren Reaktorschutzgebäudes
ist in an sich bekannter Weise die Kranbahn eines Errichtungskranes für den Reaktordruckbehälter
vorgesehen.
-
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Kernkraftwerksanlage
gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig.
1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem inneres und
äußeres Reaktorschutzgebäude koaxial angeordnet sind,
Fig. 2 einen
Vertikalschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Linie C-D der Fig.
3 mit exzentrischer Anordnung des inneren Reaktorschutzgebäudes und Fig 3 einen
Horizontalschnitt nach der Linie A-B der Fig. 2.
-
Die Fig. 1 läßt einen Reaktordruckbehälter 1 erkennen, der einen Kern
1 sowie eine Anzahl von Dampferzeugern 4 umschließt.
-
Im oberen Teil des Reaktordruckbehälters 1 sind Regel- und Abschaltstäbe
3 installiert.
-
Der Reaktordruckbehälter 1 ist von einem koaxial zu ihm angeordneten
inneren Reaktorschutzgebäude 5 aus Stahl umgeben, das in seinem unteren Teil kreiszylindrisch
und in seinem oberen Teil halbkugelförmig ausgebildet ist. Dieses ist seinerseits
von einem äußeren Reaktorschutzgebäude 6 aus Beton umschlossen, das koaxial zu dem
stählernen Reaktorschutzgebäude 5 angeordnet ist. Der radiale lichte Abstand zwischen
den beiden Schutzgebäuden 5 und 6 beträgt 3 bis 6 m. Die Reaktorschutzgebäude 5
und 6 stehen zusammen mit dem Reaktordruckbehälter 1 auf einer gemeinsamen Fundamentplatte
7.
-
In dem Zwischenraum zwischen dem inneren Reaktorschutzgebäude 5 und
dem äußeren Reaktorschutzgebäude 6 sind ringförmige Bühnen 8 angeordnet, die von
separaten Stützen 9 getragen werden.
-
Ferner ist in dem genannten Zwischenraum ein Auf zugsschacht 10 installiert.
Zwischen den Bühnen 8 und den Stützen 9 einerseits und dem inneren Reaktorschutzgebäude
andererseits 5 sowie dem äußeren Reaktorschutzgebäude 6 sind Luftspalte vorhanden.
-
tfber dem Reaktordruckbehälter 1 ist ein Kran 11 montiert, der sich
auf dem Druckbehälter abstützt. Im Mantel des inneren Reaktorschutzgebäudes 5 ist
ein Materialtor 12 vorgE2sehen, das sich in Höhe der Bühne des ReaktordruckbehälterS
1 befindet. Oberhalb des Kranes 11 ist in der Kuppel des inneren Reaktorschutzgebäudes.
5 ein Sprühsystem 13 angeordnet.
-
In der Fundamentplatte 7 sind horizontale Kanäle 15 vorgesehen, in
denen die zu den Dampferzeugern 4 führenden Speisewasser- und Dampfleitungen 14
verlegt sind.
-
Für die Errichtung des Reaktordruckbehälters 1 ist ein Errichtungskran
notwendig. Dieser wird zweckmäßigerweise auf einer Kranbahn 17 bewegt, die an der
Innenseite des äußeren Reaktorschutzgebäudes 6 in dessen Oberteil (provisorisch)
montiert ist. Dieser Errichtungskran wird nach Erstellung des Reaktordruckbehälters
1 wieder demontiert, und zwar vor dem Zusammenschweißen der Kuppel des inneren Reaktorschutzgebäudes
5.
-
Das in den Figuren 2 und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem eben heschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Lage der beiden Reaktorschutzgebäude
5 und 6 zueinander; das innere Reaktorschutzgebäude 5 ist hier exzentrisch in dem
äußeren Reaktorschutzgebäude 6 angeordnet So wird Raum geschaffen zur Aufstellung
von Kraftwerkskomponenten in dem größeren Teil des Zwischenraumes zwischen dem inneren
und dem äußeren Reaktorschutzgebäude. Als Beispiel ist hier die Unterbringung eines
Brennelementlagers 16 gezeigt, das sich in dem größten freien Bereich zwischen den
beiden Reaktorschutzgebäuden 5 und 6 befindet.
-
Leerseite