DE2843308A1 - Kernkraftwerk-anlage - Google Patents

Description

FRAMATOME, Courbevoie, Frankreich

Kernkraftwerk -Anlage

Die Erfindung betrifft eine Kernkraftwerk -Anlage und insbesondere die Anordnung der Handhabungs-, Speicher- und Abklingbecken der Brennelement-Bündel.

Bei einem Kernkraftwerk und insbesonere bei einem Druckwasser-Kraftwerk ist der Reaktorkern in der Mitte des Reaktorgebäude genannten Gebäudes, das den umschließenden Behälter bildet, von einem Handhabungsbecken der Brennelement-Bündel überlagert oder überbaut. Während des Lade- und/oder des Entladebetriebs ist der Deckel des Reaktors angehoben, und der Behälter liegt in der gleichen Ebene wie der Boden eines Behälters oder Bekkens, das mit Bq^rwasser gefüllt ist. Alle Handhabungen der Brennelement-Bündel erfolgen so unter einer dicken bzw. dichten Schicht von Wasser, die gleichzeitig sowohl einen biologischen Schutz gegenüber den Strahlungen, als auch ein wirksames Kühlmittel zur Abfuhr von Restwärme sicherstellt. Die verwendeten bzw. verbrauchten Brennele-

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ment-Bündel, die in vertialer Lage aus dem Kern des Reaktor-Behälters herausgezogen sind, werden anschließend in die Horizontale geschwenkt und auf einem Schlitten angeordnet zur Überführung zu einem Zusatzgebäude, das Brennstoff gebäude genannt wird. Diese Überführung erfolgt mittels eines horizontalen Überführungsrohrs, das vollständig eingetaucht ist und das Becken des Reaktorgebäudes mit einem anderen im Brennstoffgebäude angeordneten Becken verbindet. In diesem zweiten Becken wieder ausgerichtet und, stets eingetaucht, in Speichergestelle eingesetzt während einer Abklingperiode. Nach ausreichendem Abklingen wird das Brennelement-Bündel in einen Überführungsbehälter geladen oder eingeführt zum Transport zur Wiederbehandlungsstätte. Der Ladebetrieb für den Transport wird unter einem biologischen Schutz einer dichten Hülle durchgeführt, die Bleikammer genannt wird.

Der umgekehrte Kreislauf, vom Speicher im Becken des Brennstoffgebäudes zum Becken des Reaktorgebäudes und dann zum Reaktor, wird für neue Brennelement-Bündel durchgeführt zu deren Laden in den" Reaktor.

Das Becken des Reaktorgebäudes, das zwangsweise oberhalb des Behälters ist, befindet sich daher auf einem relativ hohen Pegel, weshalb bei derzeitigen Anlagen mit direktem horizontalen Durchtritt das Becken des Brennstoffgebäudes, das eine erhebliche Masse bildet, zwangsläufig auf dem gleichen Pegel ist. Dadurch ist nachteilig eine große Höhe für ein Zusatzgebäude erforderlich bei relativ geringer Bodenfläche, d. h. daß die Oberfläche des Gebäudes erhöht wird, die Geschoßexnschlägen ausgesetzt ist,und daß die Empfindlichkeit gegenüber Erdbebenfolgen erhöht ist. Da-

+) werden die Brennelementbündel

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durch wird auch der Schutz viel schwieriger, der nach Art eines Bunkers für das Gebäude gegenüber Geschoßen mit vertikalem Aufschlag durchgeführt wird, weil die auf höheren Pegeln durchzuführenden bzw. herzustellenden Betonmassen noch die Gefahren aufgrund Erdbeben erhöhen und außerordentlich kostspielige (Beton-)Schichten erfordern.

Im übrigen sehen die Sicherheitsvorschriften maximal zulässige Fallhöhen für die Handhabungen der Bleikammer während des Abziehens aus dem Transportbehälter der verbrauchten und abgeklungenen Brennelement-Bündel vor. Die Überführung, ausgehend von einem Abklingbecken, das auf einem hohen Pegel angeordnet ist, erfordert folglich stufenweise Handhabungen und deshalb zusätzliche Betriebsaufgaben für die Zentrale bzw. für das Kraftwerk.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der genannten Nachteile eine Lösung anzugeben, die erheblich die Investitionen auf dem Gebiet des Bauingenieurwesens für die Gesamtanordnung der Betonbauten verringert, wobei gleichzeitig deren bunkerförmige Ausbildung erleichtert und die Sicherheit der Handhabungen für das Abziehen abgeklungener Brennelement-Bündel verbessert werden.

Die Erfindung ist auf eine Kernkraftwerk -Anlage anwendbar, die aufweist:

ein einen Kernreaktor enthaltendes Gebäude,der von einem ersten Becken überbaut ist für die Unterwasserhandhabung der Brennelement-Bündel,

ein Zusatzgebäude mit einem zweiten Becken für die Überführung neuer Brennelement-Bündel und für das

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Speichern und das Abklingen verbrauchter Brennelement-Bündel , und

ein horizontales Überführungsrohr für die Brennelement-Bündel zwischen den beiden Becken.

Gemäß der Erfindung ist das zweite Becken im Zusatzgebäude auf einem Pegel angeordnet, der niedriger ist als derjenige des Deckels des Kernreaktors und derjenige des ersten Beckens im den Reaktor enthaltenden Gebäude, wobei die Anlage eine zwischenliegende Hilfskammer besitzt, die wassergefüllt ist und in der Vertikalen eines der Becken und auf dem gleichen Pegel wie der des anderen angeordnet ist und mit dem einen über einen vertikalen Kanal und mit dem anderen über das horizontale Überführungsrohr verbunden ist, mit einem Schließventil in jeder Leitung, wobei die beiden Schließventile mit miteinander verriegelten Steuereinrichtungen versehen sind derart, daß die beiden Ventile nicht gleichzeitig in Offenstellung sein können.

Gemäß einer besonderen Ausbildung der Erfindung für den Fall des Einsatzes in sehr stark erdbebengefährdeten Zonen ist die zwischenliegende Hilfskammer in dem den Behälter enthaltenden Gebäude angeordnet, und zwar unter dem ersten Bekken und auf dem Pegel des zweiten Beckens, wobei das eine Schließventil im ersten Becken und am Eintritt des vertikalen Kamins zur zwischenliegenden Hilfskammer angeordnet ist und wobei das zweite Schließventil in der zwischenliegenden Hilfskammer und am Eingang des horizontalen Überführungsrohrs zum zweiten Becken angeordnet ist.

Die Erfindung wird anhand des in d er Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 im Querschnitt gemäß dem Schnitt I-I in Fig. 2 einen Teil des Reaktorgebäudes eines Kernkraftwerks und des benachbarten Brennstoffgebäudes, wobei die erste Phase der überführung eines Brennelement-Bündels vom Reaktorgebäude zum 'irennstoff gebäude gezeigt ist,

Fig. 2 den Horizontalschnitt II-II in Fig. 1,

Fig. 3, 4 Darstellungen entsprechend Fig. 1, die zwei weitere folgende Phasen der überführung eines Brennelement-Bündels zeigen,

Fig. 5, 6 schematisch eine mechanische Verriegelungseinrichtung der Steuerung der beiden Ventile, wobei Fig. 5 den Vertikalschnitt V-V in Fig. 6 und Fig. 6 den Schnitt VI-VI in Fig. 5 darstellen.

Unter zunächst Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 wird der wesentliche Aufbau erläutert. Fig. 1 und 2 zeigen einen Reaktorbehälter 1 in der Mitte des Reaktorgebäudes, dessen Seitenwände 2 und dessen Schutzboden 3 einen umschließenden Raum oder Behälter bilden. Der Oberteil des Reaktorbehälters 1, dessen Becken wie in den Figuren dargestellt abgehoben ist, ist zum Unterteil eines Beckens ausgerichtet, das hier drei Kammern 5, 6, 7 enthält, die durch Verschlüsse 8, 9 voneinander trennbar sind. Die Kammer 7 oder der Evakuier- oder Abziehraum steht über einerit vertikalen Kamin 11 mit einer unteren Kammer 12,einem sogenannten Schwenkraum, in Verbindung. Der Kanal oder Kamin 11 kann mittels eines Ventils 14 dicht abgeschlossen werden, dessen Steuerung über ein Steuergestänge 15 zu einer Handhabungsstelle 16 geführt ist, die auf der

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Bedienungsbühne oberhalb des Beckens angeordnet ist.

Das Brennstoffgebäude 18 zum Speichern und zum Abklingen der Brennelement-Bündel enthält ebenfalls ein Bekken 19 zur Handhabung und zur Speicherung mit einem Schwenkraum 20, der über einen Verschluß 21 abgetrennt werden kann. Die Schwenkräuem 12, 20 im Reaktorgebäude bzw. im Brennstoffgebäude stehen über ein horizontales Überführungsrohr 23 miteinander in Verbindung. Auf Seiten des Reaktorgebäudes kann der Durchgang oder das Überführungsrohr 23 durch ein Schließventil 24 dicht abgetrennt werden, dessen Steuerung über ein Gestänge 25 zu einer Handhabungsstelle 2 6 geführt ist, die auf der Bedienungsbühne oberhalb des Beckens des Reaktorgebäudes und nahe der das Ventil 14 steuernden Handhabungsstelle 16 angeordnet ist. Das andere Ende des Überführungsrohrs 23 auf Seiten des Brennstoffgebäudes weist ebenfalls ein normalerweise offenes Sicherheitsventil 28 auf.

In Fig. 1 ist sehr schematisch eine übliche Vorrichtung dargestellt, die Schwenk- und Förderkorb 30, 31 genannt wird. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der FR-PS 2 234 637. Diese üblicherweise bei bestehenden Anlagen verwendete Vorrichtung ermöglicht es, ein Brennelement-Bündel in vertikaler Stellung zu erhalten und diesaäsfLn Horizontalstellung oder -lage zu bringen und es in Längsrichtung in dieser horizontalen Richtung zu verschieben.

Zur Erläuterung des Betriebsablaufes bei der Überführung eines Brennelement-Bündels vom Becken des Reaktorbehälters zum Becken des Brennstoffbehälters wird Bezug auf die Figuren 1, 3 und 4 genommen. Der Schwenkkorb 30 ist in

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vertikaler Lage unter dem Kamin 11, wie in Fig. 1 dargestellt, und die Verschlüsse 8 und 9 sind während des Wiederladens des Brennelement-Bündels nicht in Lage, weshalb der gleiche Wasserpegel in allen Räumen des Beckens des Reaktorgebäudes erreicht ist und insbesondere auch in. dem Evakuierraum bzw. der Evakuierkammer 7.

Eine das zu evakuierende oder zu entfernende Brennelement-Bündel tragende Lademaschine 35 wird in senkrechte Stellung zum Kamin 11 gebracht, dessen Ventil zuvor mittels der Steuerung 16 geöffnet worden ist. Das Ventil 24 ist nun zwangsweise geschlossen aufgrund einer Verriegelung, wie sie im folgenden erläutert werden wird. Da der Schwenkraum 12 bereits mit Wasser gefüllt ist, verändert das öffnen des Ventils 14 nicht deren Pegel. Durch den Kamin 11 senkt die Lademaschine 35 das Brennelement-Bündel in den Korb 30 an, wobei dann das Teleskoprohr der Maschine mit dem Greifer wieder emporgeführt wird. Die Maschine 35 wird nun für alle anderen Handhabungen im Reaktorbekken verfügbar.

In einer zweiten in Fig. 3 dargestellten Phase ist das Ventil 14 geschlossen, während der Korb 30 in die Horizontale verschwenkt oder gekippt ist. Die geschlossene Stellung des Ventils 14 erlaubt die Handhabung des Ventils 24, das nun geöffnet werden kann, wodurch die Verbindung zwischen den Räumen 12 und 20 erreicht wird.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der Förderkorb 30, 31 nun zum Brennstoffgebäude durch das Überführungsrohr 23 herausgezogen und in die vertikale Stellung oder Lage verschwenkt oder gekippt senkrecht zur Hilfs-Handhabungsma-

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schine des Abklingbeckens, wobei diese Maschine auch den Schwenkraum 20 bedient. Diese übliche Maschine ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Wenn der Verschluß 21 geöffnet ist, wird das Brennelement-Bündel auf diese Weise in vertikaler Lage zur Sohle oder zum Boden des Abklingbekkens 19 geführt. Simultan wird der Schwenkkorb 30, 31 in die horizontale Lage oder Stellung zurückgebracht, dann durch das Überführungsrohr 23 in den Raum 12 rückgeführt. Das Ventil 24 kann nun geschlossen werden, und der Korb 30, 31 in vertikale Lage gehoben werden senkrecht gegenüber dem Kamin 11 und in Erwartung eines neuen Überführungszyklus.

Selbstverständlich treten die gleichen Phasen in umgekehrter Folge für einen Zufuhrbetrieb von neuen Brennelement-Bündeln vom Lagern im Becken des Brennstoffgebäudes zum Becken des Reaktors auf zu deren Laden in den Reaktor.

Die erläuterte Anordnung ermöglicht es, unter zwar versetzten, jedoch konstanten Wasserpegeln zu arbeiten, und zwar sowohl im Becken des Reaktorgebäudes als auch im Bekken des Brennstoffgebäudes, da die überführung von Wasser von einem Gebäude zum anderen nur Totvolumen in der Hülle bzw. im Mantel der Handhabungssäulen der Ventile besitzen, wobei diese Volumen gegenüber dem Volumen der Becken vernachlässigbar sind. Jedoch erfordert dies eine scharfe Verriegelung der Steuerungen der Ventile 14, 24, um vollständig jede Möglichkeit einer Simultanöffnung zu verhindern.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbexspiel einer positiven mechanischen Verriegelung, die absolute Sicherheit gibt. Dieses Beispiel betrifft den Fall, bei dem der

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Steuerstab unter Drehung ansteigt oder abfällt, beispielsweise durch Drehen in einer ortsfesten Mutter, um das öffnen oder das Schließen des entsprechenden Ventils auszulösen. In der Verriegelungszone besitzen die Stangen 40, 41 für jeweils eines der Ventile einen Quadratquerschnitt und greifen in Schlitze oder öffnungen 42, 43 eines Schlüssels 44 ein, der nur in horizontaler Translationsbewegung zwischen Führungsbahnen 45 verschiebbar ist. Die öffnungen 42, 43 weisen einen großen Teil auf, in dem die quadratische Stange -10 bzw. 41 frei drehbar ist, sowie einen trapezförmiten Abschnitt für die Blockierung oder Verriegelung. Jede Stange 40, 41 weist eine Zone verringerten Querschnitts mit Trapezform auf, wobei der Querschnitt mit dem der öffnung 42, 43 des Schlüssels bzw. Riegels übereinstimmt. Der verringerte Querschnitt 48, 49 der Stange 40 bzw. 41 befindet sich in der Horizontalebene des Schlüssels 44 einzig dann, wenn das entsprechende Ventil in Schließstellung ist. Aus den Fig. 5 und 6 ergibt sich, daß das von der Stange 40 gesteuerte Ventil geschlossen ist und sich der Querschnitt 48 in der Ebene des Schlüssels 44 befindet, wodurch der Schlüssel 44 nach links verschiebbar ist. Das Eingreifen des Schlüssels 44 in den trapezförmigen Abschnitt

48 legt die Stange 40 fest und blockiert damit das entsprechende Ventil in Schließstellung, während die Stange 41 im großen Abschnitt oder Teil der öffnung 43 frei drehbar ist, wodurch jede Handhabung des entsprechenden Ventils möglich ist. Um die Stange 40 handhaben zu können und die öffnung des entsprechenden Ventils zu ermöglichen, ist es notwendig, zunächst die Stange 41 in Schließstellung zu bringen, um den Schlüssel 44 nach rechts führen zu können und die Stange 41 an deren auf diesen Pegel gebrachten Querschnitt

49 zu blockieren oder zu verriegeln.

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Es ist festzustellen, daß der Boden des Beckens des Brennstoffgebäudes sich auf dem gleichen Pegel wie der Boden oder die Sohle des Bauplatzes befindet, der als Bezugspegel für das Reaktorgebäude genommen ist, wodurch eine erhöhte Stabilität des Brennstoffgebäudes im Fall eines Erdbebens erreicht ist, und wordurch ohne die Stabilität des Gebäudes zu beeinträchtigen eine Verstärkung des Betonschutzes gegenüber zufälligen vertikalen Aufschlägen von Gegenständen erreichbar ist.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind auch weitere Ausführungsbexspiele möglich. So kann die zwischenliegende Kammer zum Schwenken im Brennstoffgebäude und auf dem Pegel des Beckens des Reaktorgebäudes vorgesehen sein. Die horizontale Verbindung erfolgt nun zwischen dem Becken des Reaktors und der zwischenliegenden Kammer mit einer anschließenden vertikalen Verbindung zwischen der zwischenliegenden Kammer und dem Abklingbecken, das sich stets auf dem Bezugspegel des Bauplatzes befindet. Eine derartige Lösung, die die gleichen strengen Bedienungsanforderungen zwischen den Schließventilen des vertikalen Kamins und des horizontalen Überführungsrohres erfordert, würde nur die Zwischenkammer verringerten Volumens auf einem relativ hohen Pegel halten. Der Hauptvorteil der Anordnung des Abklingbeckens des Brennstoffgebäudes auf dem Bezugspegel würde noch beibehalten sein. Eine derartige Lösung ist in Zonen mit geringer Erdbebengefahr zulässig, da das Volumen und die Masse der zwischenliegenden Kammer relativ niedrig sind.

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Claims (1)

1. Anspruch

   Kernkraftwerk-Anlage, mit

   einem einen Kernreaktor enthaltenden Gebäude, der von einem ersten Becken zur Unterwasserhandhabung von Brennelement-Bündeln überbaut ist,

   einem zusätzlichen Gebäude mit einem zweiten Becken für die Überführung neuer Brennelement-Bündel und für das Speichern und das Abklingen verbrauchter Brennelement-Bündel, und

   einem horizontalen Überführungsrohr zwischen den beiden Bekken,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Boden des zweiten Beckens (19, 20) im zusätzlichen Gebäude (18) auf dem gleichen Pegel wie die Sohle oder der Boden des Bauplatzes ist, der als Bezugspegel für das Reaktorgebäude genommen ist, und

   daß das erste Becken (5, 6, 7) um eine untere zwischenliegende Kammer (12) verlängert ist, die ständig mit Wasser vollkommen gefüllt ist und in die zwei ständig vollständig mit Wasser gefüllte Leitungen münden für den Durchtritt der

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   Brennelement-Bündel, und zwar eine vertikale Leitung (Kamin 11) zur Verbindung mit dem ersten Becken (5, 6, 7) und
   das horizontale Überführungsrohr (23) zur Verbindung mit
   dem zweiten Becken (19, 20), wobei für jede Leitung ein abdichtendes Schließventil (14, 24) vorgesehen ist, wobei diese beiden Schlxeßventile (14, 24) mit einer Einrichtung zur verriegelnden Steuerung derart versehen ist, daß die beiden Schlxeßventile (14, 2 4) nicht gleichzeitig in Offenstellung sein können.

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