DE2847862A1

DE2847862A1 - Kuehleinrichtung zum kuehlen der atmosphaere im primaerschutzbehaelter eines kernreaktors

Info

Publication number: DE2847862A1
Application number: DE19782847862
Authority: DE
Inventors: Tasuku Kodama; Yoshiaki Taruishi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd; Nippon Atomic Industry Group Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-11-04
Filing date: 1978-11-03
Publication date: 1979-05-10
Also published as: JPS5465291A; US4416850A; JPS5748756B2; DE2847862C3; DE2847862B2

Description

Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, 72, Horikawa-Cho, Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan, und

Firma NIPPON GENSHIRYOKU JIGYO KABUSHIKI KAISHA, 13-12, Mita 3-Chome, Minato-Ku, Tokyo-To, Japan

Kühleinrichtung zum Kühlen der Atmosphäre im Primärschutzbehälter eines Kernreaktors

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen der Atmosphäre im Primärschutzbehälter eines Kernreaktors und zum Abscheiden wasserlöslicher Gase und von in der Atmosphäre des Primärschutzbehälters befindlicher Staubpartikel.

Als Einrichtungen zum Kühlen der Atmosphäre im Primärschutzbehälter eines Kernreaktors sind sowohl örtliche Wärmetauscher (drywelllocal-cooler) als auch BehälterSprühvorrichtungen bekannt.

Der Wärmetauscher wird im allgemeinen dazu verwendet, geeignete Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen im Primärschutzbehälter während des normalen Betriebs sowie während der Abkühlperiode des Kernreaktors aufrechtzuerhalten bzw. herbeizuführen. Der Wärmetauscher ist dabei so angeordnet, daß die Atmosphäre des Primärschutzbehälters durch den Wärmetauscher hindurch zirkuliert, was mit Hilfe eines Gebläses und einer Rohrleitungsanlage erreicht

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wird. Auf diese Weise wird dann die zirkulierende Atmosphäre durch den Wärmetauscher gekühlt.

Obwohl nun diese Wärmetauscher genügend Kühlkapazität aufweisen, um die Atmosphäre im Primärschutzbehälter während des normalen Betriebs und während der Abkühlperiode des Kernreaktors ausreichend zu kühlen, so ist es trotzdem mit diesen Wärmetauschern unmöglich, die Atmosphäre dann zufriedenstellend zu kühlen, wenn infolge eines Unfalls, etwa einem Rohrleitungsbruch oder einem Kühlmittelverlust, der Primärschutzbehälter sich mit radioaktivem Dampf füllt. Die Sprühvorrichtungen dagegen sind insbesondere dazu bestimmt, Behältertemperatur und -druck dann in den vorgegebenen Grenzen zu halten, wenn ein Kühlmittelverlust-Unfall auftritt. Die Sprühvorrichtungen sind dabei so angeordnet, daß sie Kühlwasser in den Primärschutzbehälter einsprühen, wobei sich oben an der Decke des Primärschutzbehälters eine Wasserzuführungsquelle und Sprühdüsen befinden. Das eingesprühte Wasser kondensiert die

kühlt den Behälter füllenden radioaktiven Gase und/die nichtkondensier-

baren Gase.

Wird nun aber im Falle eines Unfalls die Sprühvorrichtung in Tätigkeit gesetzt, dann spritzt Kühlwasser in die Atmosphäre des Primärschutzbehälte.rs uns schlägt sich auf im Behälter befindlichen Einrichtungen, wie etwa Maschinen, Rohren und/oder elektrischen Bauelementen, nieder, mit der Folge, daß deren Funktion oder Funktionsgenauigkeit beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer verbesserten Einrichtung zum Kühlen der Atmosphäre im Primärschutzbehälter eines Kernreaktors und zum Abscheiden der wasserlöslichen

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ORiQiNAL JNSPECTED

radioaktiven Gase unter Verwendung von sowohl einem Wärmetauscher als auch einer Sprühvorrichtung.

Die Erfindung gäht aus von einer Einrichtung zum Kühlen der Gasatmosphäre im Primärschutzbehälter eines Kernreaktors, wobei im Primärschutzbehälter ein Reaktor-Druckkessel, ein Gasbehandlungsgehäuse, ein mit dem Gasbehandlungsgehäuse verbundenes Gebläse und ein Rohrleitungssystem zum Herbeiführen einer Zirkulation der Gasatmosphäre im Primärschui±>ehälter vorgesehen sind. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß im Gasbehandlungsgehäuse eine Vorrichtung zum Einsprühen von Kühlwasser in die Gasatmosphäre, ein stromab der Sprühvorrichtung befindlicher Wärmetauscher, ein stromab des Wärmetauschers befindlicher Feuchtigkeitsabscheider zum Abscheiden radioaktiver Dämpfe aus der Gasatmosphäre und eine Vorrichtung zum Entfernen der abgeschiedenen Flüssigkeit aus dem Gasbehandlungsgehäuse angeordnet sind.

Diese Einrichtung kann nicht nur dazu herangezogen werden, während desyfiormalen Betriebs und während der Abkühlperiode des Kernreaktors im Primärschutzbehälter geeignete Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen herbeizuführen bzw. aufrechtzuerhalten sondern auch dazu, Behälterdruck und Behältertemperatur dann in den vorgegebenen Grenzen zu halten, wenn ein Unfall durch Kühlmittelverlust oder Rohrbruch auftritt, ohne daß dabei die Funktion oder die Funktionsgenauigkeit der im Primärschutzbehälter befindlichen sonstigen Einrichtungen gestört oder beeinträchtigt werden.

Zusätzlich können mit dieser Einrichtung die wasserlöslichen radioaktiven Gase, die sich in der Atmosphäre des Primärschutz-

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behälters befinden, ausgeschieden werden, in^dem sie im Sprühwasser gelöst werden.

Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht, teilweise geschnitten, einen Primärschutzbehälter mit Reaktor-Druckkessel und Kühlanordnung nach der Erfindung, und

Fig. 2 schematisch ein Beispiel für einen bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendbaren Wärmetauscher.

Der Primärschutzbehälter 12 von Fig. 1 enthält einen Reaktor-Druckkessel 11 und ein Gasbehandlungsgehäuse 10.

Das Gehäuse 10 weist eine im oberen Bereich des Gehäuses angeordnete Wasser-Sprühvorrichtung 13, einen stromab der Sprühvorrichtung 13 angeordneten und im Gehäuse 10 befestigten Wärmetauscher 14 (in Fig. 1 rechts von der Vorrichtung 13) und schließlich einen Feuchtigkeitsabscheider 15 auf, der stromab des Wärmetauschers 14 angeordnet und im Gehäuse 10 befestigt ist.

Am Auslaß des Gehäuses 10 ist ein Gebläse 16 angeordnet. Mit dem Gebläse 16 ist eine Rohrleitungsanordnung 17 verbunden, derart, daß die sich im Primärschutzbehälter 12 befindende Atmosphäre durch das Gehäuse 10 hindurch zirkulieren kann.

Außerhalb des Gehäuses 12 befinden sich eine Wasser-Zuführquelle 18, die über eine Leitung 21 mit der Wasser-Sprühvorrichtung verbunden ist und der Vorrichtung 13 Kühlwasser zuführt, eine

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Kühlwasser-Zuführeinrichtung 19, die über ein Rohr 22 dem Wärmetauscher 14 Kühlwasser zuführt und eine Abzugseinrichtung 20, welche über ein Rohr 23 Ablaufwasser aus dem Gehäuse 10 entfernt.

Der Wärmetauscher 14 besteht aus einer Vielzahl von Rohren 24 und einer Vielzahl von Leitflächen 25, welche die Rohre 24 kreuzen und an diesen befestigt sind, wie schematisch aus Fig. 2 hervorgeht .

Das von der Wasser-Sprühvorrichtung 13 abgesprühte Kühlwasser bildet auf den Oberflächen der Rohre 24 und der Leitfläche 25 des Wärmetauschers 14 einen Wasserfilm.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.

Während des normalen Betriebs und während der Abkühlperiode des Kernreaktors wird die im Primärschutzbehälter 12 befindliche Atmosphäre durch das Gebläse 16 und die Rohrleitungsanlage 17 in Zirkulation versetzt. Im Gehäuse 10 wird die zirkulierende Atmosphäre durch den Wärmetauscher 14 gekühlt, wodurch im Behälter 12 eine geeignete Temperatur und Feuchtigkeit aufrechterhalten wird.

Tritt nun ein Reaktorunfall auf, und zwar entweder durch Kühlmittelverlust oder durch Bruch im Rohrleitungssystem, dann füllt sich der Primärschutzbehalter 12 mit radioaktivem Dampf. In diesem Fall wird dann Kühlwasser von der Wasser-Sprühvorrichtung 13 abgegeben und vermischt sich mit den Gasen, so daß im Gehäuse 10 ein Wassernebel entsteht.

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Durch den Misch- und Kontaktierungsvorgang werden die in der zirkulierenden Atmosphäre befindlichen kondensierbaren Gase durch das Sprühwasser zum Kondensieren gebracht und die in der Atmosphäre befindlichen nichtkondensierbaren Gase gekühlt. Zugleich werden die wasserlöslichen radioaktiven Gase im Sprühwasser gelöst.

Nach dem Misch- und Kontaktiervorgang bildet das Sprühwasser einen Wasserfilm auf der Oberfläche des Wärmetauschers 14_fund der Wärmetauscher 14 kühlt die in der zirkulierenden Atmosphäre befindlichen nichtkondensierbaren Gase und kondensiert die kondensierbaren Gase. Zugleich werden die wasserlöslichen radioaktiven Gase durch den Kontakt zwischen diesen Gasen und.dem Wasser auf der Oberfläche des Wärmetauschers 14 im Wasser gelöst.

Der Feuchtigkeitsabscheider 15 dient dazu, das Sprühwasser und das kondensierte Wasser, in welchem die wasserlöslichen radioaktiven Gase gelöst sind, aus der zirkulierenden Atmosphäre abzuscheiden-

Das abgeschiedene Wasser wird durch das Rohr 23 hindurch in die Abzugseinrichtung 20 abgezogen, und die im wesentlichen keine radioaktiven Dämpfe und wasserlöslichen radioaktiven Gase enthaltende Atmosphäre wird weiter mittels des Gebläses 16 durch die Rohrleitungsanlage 17 hindurch in Zirkulationsbewegung gehalten.

Folglich werden Temperatur und Druck des Primärschutzbehälters 12 in den vorgegebenen Grenzen gehalten und die in der Atmosphäre des Behälters 12 befindlichen wasserlöslichen radioaktiven Gase

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werden aus dem Behälter 12 entfernt, und zwar ohne die Funktion oder die Genauigkeit der im Behälter 12 befindlichen Einrichtungen und Geräte nachteilig zu beeinflussen, weil diese nicht mit Wasser besprüht werden, welches auf diesen haften könnte.

Weiterhin ist darauf hinzuweisen, daß der Boden des Gasbehandlungsgehäuses 10 in Richtung .zum Abzugsrohr 23 hin (in Fig. 1 nach rechts) abfällt, so daß das auf den Boden tropfende Sprüh- und Kondenswasser zum Rohr 23 hin fließt und durch dieses in die Vorrichtung 20 abgezogen wird.

Gemäß der Erfindung kann also die im Primärschutzbehälter befindliche Atmosphäre gleichmäßig und wirkungsvoll gekühlt werden, so daß sie unter der vorgegebenen Temperaturgrenze bleibt, und zwar sowohl während des normalen Reaktorbetriebs als auch im Fall eines Kühlmittelverlust-Unfalls und darüberhinaus auch im Fall eines Bruches des Rohrleitungssystems.

Tritt ein Unfall auf und eine große Menge radioaktiver Dämpfe strömt aus dem gebrochenen Rohrleitungssystem in die Atmosphäre des Primärschutzbehälters ein, dann kann die Kühlkapazität des Gasbehandlungsgehäuses 10 ausreichend gesteigert werden, um die Atmosphäre des Primärschutzbehälters gleichmäßig und wirkungsvoll unter der vorgegebenen Temperaturgrenze zu halten. Dies geschieht dadurch, daß das Kühlwasser mittels der Wasser-Sprühvorrichtung in das Gasbehandlungsgehause eingespritzt und damit eine Dampfkondensation durch das Sprühwasser herbeigeführt wird.

Zugleich werden die wasserlöslichen radioaktiven Gase entfernt, indem sie im Sprühwasser und im Kondenswasser gelöst und auf die-

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se Weise aus der Atmosphäre ausgeschieden werden.

Damit wird aber auch verhindert, daß sich auf im Primärschutzbehälter befindlichen Einrichtungen, wie Geräten, Rohren oder elektrischen Bauelementen, Sprühwasser und/oder Kondenswasser niederschlägt und deren Funktionseigenschaften stört.

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Claims

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DIPL.-ING. KLAUS BEHN

DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

WIDENMAYERSTRASSE 6 D.800O MÜNCHEN 22 TEL. (089) 222530-295192

3. November 1978 A 23078 Mü/ib

PATENTANSPRÜCHE

Kühleinrichtung zum Kühlen der Gasatmosphäre eines Reaktorbehälters, in welchem sich ein Reaktor-Druckkessel, ein Gasbehandlungsgehäuse, ein mit dem Gehäuse verbundenes Gebläse und eine Rohrleitungsanlage zum Herbeiführen einer Zirkulation der Gasatmosphäre im Reaktorgehäuse befinden, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasbehandlungsgehäuse (10) eine Sprühvorrichtung (13) zum Sprühen von Kühlflüssigkeit in die Gasatmosphäre, ein stromab der Sprühvorrichtung (13) befindlicher Wärmetauscher (14), ein stromab des Wärmetauschers (14) befindlicher Feuchtigkeitsabscheider (15) zum Abscheiden radioaktiver Dämpfe aus der Gasatmosphäre des Reaktorbehälters (12) und eine Einrichtung (20,23) zum Abführen abgeschiedener Flüssigkeit aus dem Behandlungsgehäuse (10) angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung (13) bei Auftreten eines Unfalls in Tätigkeit tritt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung (13) derart im Gasbehandlungsgehäu-

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Bankhaus Merck. Finck & Co., München Bankhaus H. Aufhäuser. München Postscheck: München

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ORIGINAL INSPECTED

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se (10) angeordnet ist, daß sich auf der Oberfläche des Wärmetauschers (14) ein Wasserfilm bildet.

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