DE2843308C2 - Kernkraftwerksanlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kernkraftwerksanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine solche Kernkraftwerksanlage ist z. B. aus der US-PS 40 53 067 bekannt.

Bei einem Kernkraftwerk und insbesondere bei einem Druckwasser-Kraftwerk ist der Reaktorkern in der Mitte des Reaktorgebäudes, das den umschließenden Behälter bildet, mit einem Handhabungsbecken für Brennelement-Bündel 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 Beckens, das mit Borwasser gefüllt ist. Alle Handhabungen der Brennelement-Bündel erfolgen so unter einer dicken Wasserschicht, die gleichzeitig sowohl einen biologischen Schutz gegen- so über Strahlungen, als auch ein wirksames Kühlmittel zur Abfuhr von Restwärme darstellt. Die in vertikaler Lage aus dem Kern des Reaktor-Behälters herausgezogenen verbrauchten Brennelement-Bündel werden anschließend in die Horizontale geschwenkt und auf einem Schlitten angeordnet zur Überführung in ein Nebengebäude. Diese Überführung erfolgt mittels eines vollständig unter der Wasseroberfläche angeordneten horizontalen Überführungsrohu, das das Becken des Reaktorgebäudes mit einem anderen im Nebengebäude ange- eo ordneten Becken verbindet. In diesem zweiten Becken werden die Brennelementbündel wieder ausgerichtet und, stets eingetaucht, für die Abklingperiode in Speichergestelle eingesetzt. Nach ausreichendem Abklingen werden die Brennelement-Bündel zum Transport zur Wiederaufbereitungsstätte in einen Überführungsbehälter geladen. 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 Nebengebäudes zum Becken des Reaktorgebäudes und dann zum Reaktor, erfolgt zum Laden neuer Brennelement-Bündel in den Reaktor.

Das Becken des Reaktorgebäudes, das zwangsläufig oberhalb des Behälters angeordnet ist, befindet sich daher in einer relativ hohen Lage, weshalb bei deizeitigen Anlagen mit direktem horizontalen Durchtritt das Bekken des Nebengebäudes, das eine erhebliche Masse bildet, zwangsläufig auf der gleichen Höhe liegt Dadurch ist nachteilig eine große Höhe für ein Zusatzgebäude erforderlich bei relativ geringer Bodenfläche, d. h. daß die eine Angriffsfläche für Projektile bildende Oberfläche des Gebäudes vergrößert wird, und daß die Empfindlichkeit gegenüber Erdbebenfolgen erhöht ist. Dadurch ist auch der Schutz für das Gebäude gegenüber vertikal aufschlagenden Projektilen, der nach Art eines Bunkers erfolgt, viel schwieriger zu bewerkstelligen, weil die in großer Höhe angeordneten Betonmassen noch die Gefahren aufgrund Erdbeben erhöhen und außerordentlich kostspielig sind.

Im übrigen sehen die Sicherheitsvorschriften maximal zulässige Fallhöhen für die Handhabungen in der Bleikammer während des Entfernens des Transportbehälters der verbrauchten und abgeklungenen Brennelement-Bündel vor. Die Überführung, ausgehend von einem Abküngbecken, das in großer Höhe angeordnet ist, erfordert folglich eine stufenweise Handhabung.

Eine der oben beschriebenen Kernkraftwerksanlage ähnliche Anlage ist in der Druckschrift VGB Kernkraftwerks-Seminar 1970, Seite 107 beschrieben. Diese Anlage weist ein Hauptgebäude auf, in dem ein Kernreaktor mit einem ersten Becken zur Unterwasserhandhabung von Brennelement-Bündeln überbaut ist. In einem Nebengebäude ist ein zweites Becken zur Überführung neuer Brennelement-Bündel und zur Speicherung und zum Abklingen verbrauchter Brennelement-Bündel vorgesehen.

Aus der US-PS 40 53 067 ist ferner eine derartige Kernkraftwerksanlage bekannt, bei der die beiden Bekken im Haupt- und im Nebengebäude über einen Flüssigkeitskanal miteinander in Verbindung stehen. Zu diesem Flüssigkeitskanal gehört ein horizontales Rohr, das sich mit Hilfe eines Ventils gegen einen Flüssigkeitsdurchgang zwischen den beiden Becken ansperren läßt. Für die aus diesen beiden Druckschriften bekannten Kernkraftwerksanlagen treffen die eingangs erläuterten Nachteile ebenfalls in vollem Umfang zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kernkraftwerksanlage so auszubilden, daß ihr Nebengebäude eine erheblich verringerte Bauhöhe aufweisen kann.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Querschnitt gemäß dem Schnitt I-I in F i g. 2 einen Teil des Hauptgebäudes eines Kernkraftwerks und des benachbarten Nebengebäudes, wobei die erste Phase der Überführung eines Brennelement-Bündels vom Hauptgebäude zum Nebengebäude gezeigt ist, Fig. 2den Horizontalschnitt U-II in Fig. 1,

F i g. 3,4 Darstellungen entsprechend F i g. 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 F i g. 5 den Vertikalschnitt V-V in F i g. 6 und F i g. 6 .

den Schnitt VI-VI in F i g. 5 darstellen.

F i g. 1 und 2 zeigen einen Reaktorbehälter 1 in der Mitte des Hauptgebäudes 2,3, dessen Seitenwände und dessen Schutzboden einen Behälter bilden Der Oberteil des Reaktorbehälters 1, dessen Becken wie in den Figuren dargestellt abgehoben ist, ist zum Unterteil eines Beckens 5, 6, 7 ausgerichtet das hier drei Kammern enthält, die durch Verschlüsse 8,9 voneinander trennbar sind. Der Evakuierraum steht über einen vertikalen Kamin 11 mit einer unteren Kammer IZ, einem sogenannten Schwenkraum, in Verbindung. Der Kamin 11 kann mittels eines Ventils 14 dicht abgeschlossen werden, dessen Steuerung über ein Steuergestänge 15 zu einem Handhabungsglied 16 geführt ist, das auf der Bedienungsbühne oberhalb des Beckens angeordnet ist

Das Nebengebäude 18 zum Speichern und zum Abklingen der Brennelement-Bündel enthält ebenfalls ein Eecken 19,20 zur Handhabung und zur Speicherung mit einem Schwenkraum, der über einen Verschluß 21 abgetrennt werden kann. Die Schwenkräume im Hauptgebäude bzw. im Nebengebäude stehen über ein horizontales Rohr 23 miteinander in Verbindung. Auf Seiten des Hauptgebäudes kann das Rohr 23 durch ein Schließventil 24 dicht abgetrennt werden, dessen Steuerung über ein Gestänge 25 zu einem Handhabungsglied 26 geführt ist, das auf der Bedienungsbühne oberhalb des Beckens des Reaktorgebäudes und nahe der das Ventil 14 steuernden Handhabungsglieds 16 angeordnet ist Das andere Ende des Rohrs 23 auf Seiten des Nebengebäudes weist ebenfalls ein normalerweise offenes Sicherheitsventil 28 auf.

In F i g. 1 ist sehr schematisch eine übliche Vorrichtung dargestellt, die Schwenk- und Förderkorb 30, 31 genannt wird. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der FR-PS 22 34 637 bekannt. Diese üblicherweise verwendete Vorrichtung ermöglicht es, ein Brennelement-Bündel aus einer vertikalen Stellung in Horizontalstellung 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 Hauptgebäudes zum Becken des Nebengebäudes wird Bezug auf die F i g. 1,3 und 4 genommen. Der Schwenkkorb 30 ist in vertikaler Lage unter dem Kamin 11 angeordnet und die Verschlüsse 8 und 9 sind während des Wiederladens des Brennelement-Bündels nicht in Position, weshalb der Wasserpegel in allen Kammern des Beckens des Hauptgebäudes gleich ist.

Eine ein zu entferndes Brennelement-Bündel tragende Lademaschine 35 wird in senkrechte Stellung zum Kamin 11 gebracht, dessen Ventil zuvor mittels des Handhabungsglieds 16 geöffnet worden ist. Das Ventil 24 ist nun zwangsweise geschlossen aufgrund einer Verriegelung, die im folgenden erläutert werden wird. Da der Schwenkraum 12 bereits mit Wasser gefüllt ist, verändert das öffnen des Ventils 14 nicht dessen 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 Reaktorbecken verfügbar.

In einer zweiten, in F i g. 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 Betätigung des Ventils 24, das nun geöffnet werden kann, wodurch die Verbindung zwischen den Kammern 12 und 20 erreicht wird.

Wie in Fig.4 dargestellt, ist der Förderkorb 30, 31 nun zum Brennstoffgebäude durch das Rohr 23 herausgezogen und in die vertikale Stellung verschwenkt senkrecht zur Hilfs-Handhabungsmaschine des zweiten Bekkens, 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 des zweiten Beckens 19 geführt Simultan wird der Schwenkkorb 3C, 31 in die horizontale Lage oder Stellung zurückgebracht, dann durch das Rohr 23 in die Kammer 12 rückgeführt Das Ventil 24 kann nun geschlossen werden, und der Korb 30,31 kann für einen neuen Überführungszyklus in eine vertikale Lage senkrecht zum Kamin 11 gehoben werden.

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

Die erläuterte Anordnung ermöglicht es, mit zwar versetzten, jedoch konstanten Wasserpegeln zu arbeiten, und zwar sowohl im Becken des Hauptgebäudes als auch im Becken des Nebengebäudes, da die Rohre 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 F i g. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer positiven mechanischen Verriegelung, die absolute Sicherheit gibt. Dieses Beispiel betrifft den Fall, bei dem der 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 quadratischen Querschnitt 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 Bereich auf, in dem die quadratische Stange 40 bzw. 41 frei drehbar ist, sowie einen trapezförmigen 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 nur dann in der Horizontalebene des Schlüssels 44, wenn das entsprechende Ventil in Schließstellung ist. Aus den F i g. 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 dieses Pegel gebrachten Querschnitt 49 zu verriegeln.

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Es ist festzustellen, daß der Boden des Beckens des Nebengebäudes sich auf der gleichen Höhe wie der Boden des Bauplatzes befindet, der als Bezugshöhe für das Hauptgebäude genommen ist, wodurch eine erhöhte Stabilität des Nebengebäudes im Fall einer Erdbebens erreicht ist, und wodurch ohne die Stabilität des Gebäudes zu beeinträchtigen eine Verstärkung des Betonschutzes gegenüber vertikalen Aufschlägen von Gegenständen erreichbar ist

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das be- ίο ζ I schriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr

sind auch weitere Ausführungsbeispiele möglich. So kann die zwischenliegende Kammer zum Schwenken im

Nebengebäude und auf der Höhe des Beckens des |

Hauptgebäudes vorgesehen sein. Die horizontale Verbindung erfolgt nun zwischen dem Becken des Hauptgebäudes und der zwischenliegenden Kammer mit einer anschließenden vertikalen Verbindung zwischen der zwischenliegenden Kammer und dem zweiten Becken, das sich stets auf der Bezugshöhe des Bauplatzes befindet Eine derartige Lösung, die die gleichen strengen Anforderungen an das Zusammenwirken der Schließventile des vertikalen Kamins und des horizontalen Rohrs erfordert, würde nur die Zwischenkammer verringerten Volumens auf einer relativ großen Höhe haiten. Der Hauptvorteil der Anordnung des zweiten Bekkens des Brennstoffgebäudes auf der Bezugshöhe 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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40

45

50

55

60

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kernkraftwerksanlage mit einem Hauptgebäude, in dem der Reaktorkern unterhalb eines ersten Bekkens für eine Handhabung von in den Reaktorkern einzuführenden bzw. daraus zu entnehmenden Brennstoffelementen unter Wasser angeordnet ist, mit einem Nebengebäude, das ein zweites Becken für eine Zwischenlagerung von Brennstoffelementen unter Wasser enthält, und mit einem der Verbindung der beiden Becken miteinander als Durchlaß für Brennstoffelemente dienenden horizontalen Rohr, das durch ein Ventil im Sinne einer Unterbrechung der F'iüssigkeitsverbindung zwischen den beiden Becken absperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Hauptgebäude (2,3) unterhalb des ersten Beckens (5,6,7) und über einen vertikalen Kamin (11) für den Durchgang von Brennstoffelementen damit verbunden eine ständig mit Wasser gefüllte Kammer (12) angeordnet ist, deren tiefstes Niveau auf der Höhe der Reaktorsohle (3) liegt, daß der Boden des zweiten Beckens (19,20) im Nebengebäude (18) auf die Höhe der Reaktorsohle (3) gelegt ist und daß der Kamin (11) zwischen dem ersten Becken (5, 6, 7) und der Kammer (12) gegen einen Flüssigkeitsdurchtritt durch ein Ventil (14) absperrbar ist, das sich nur wechselweise mit dem Ventil (24) für die Absperrung des horizontalen Rohres (23) öffnen läßt, das als Verbindung zwischen der Kammer (12) und dem zweiten Becken (19,20) vorgesehen ist.