DE2913540C2 - Luftführung für Trockenlager mit Wärme abgebenden radioaktiven Materialien - Google Patents

Luftführung für Trockenlager mit Wärme abgebenden radioaktiven Materialien

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DE2913540C2 DE2913540A DE2913540A DE2913540C2 DE 2913540 C2 DE2913540 C2 DE 2913540C2 DE 2913540 A DE2913540 A DE 2913540A DE 2913540 A DE2913540 A DE 2913540A DE 2913540 C2 DE2913540 C2 DE 2913540C2
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Description

3 4
nach oben weisenden Zuluftöffnungen liegenden wirkt Der Oberstand der Schwelle (8) über der nach
Schwellen über die nach oben weisenden Zuluftöff- oben weisenden Zuluftöffnung (1) hängt von der an-
nungen nach oben überstehen und grenzenden Dachneigung sowie der Anordnung der
c) daß die zur Seite weisenden Zuluftöffnungen durch Abluftöffnungen (11) ab und sollte mindestens dem Wandnasen nach unten abgeschirmt sind 5 Querschnitt der seitlichen Zuluftöffnungen (2) entsprechen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung Die Wandnase (9) unter der zur Seite weisenden Zuergeben sich aus den Unteransprüchen, luftöffnung (2) bewirkt zum einen bei horizontalen Auf-Die A b b. I und II zeigt schematisch verschiedene prall von festen Gegenständen und Flüssigkeiten an die Trockenlager mit beispielhaften Ausführungsformen io Außenwand des Gebäudes, daß keine Teile von unten in der erfindungsgemäßen Luftführung. die öffnung hochgeschleudert werden können; zum an-In A b b. I wird die Zu- und Abluftführung in einem deren lenkt die Wandnase (9) die bei einem Flächen-Trockenlager für abgebrannte Brennelemente darge- brand vor der Außenwand hochsteigenden heißen Gasstellt Die Zuluftöffnungen sind geteilt in nach oben wei- ströme von der Wand und den zur Seite weisenden sende Zuluftöffnungen (1) und zur Seite weisende Zu- 15 Zuluftöffnungen (1) ab. Es dringen deshalb keine heißen luftöffnungen (2), die im allgemeinen um einen Winkel Gase in den Zuluftstrom, da die nach oben überstehende von 60 bis 120°, vorzugsweise um 90° versetzt angeord- Schwelle (8) den Luftstrom über Dach von den aufsteinet in gemeinsame Zuluftschächte (3) münden, in denen genden heißen Gasen trennt und nun die nach oben die Zuluft zu dem Lagergut (4) geleitet wird. Aufgrund weisende Zuluftöffnung (1) den Zuluftschacht (3) mit des erforderlichen Objektschutzes werden die Zuluft- 20 Kühlluft versorgen kann. Dringen trotzdem heiße Gasöffnungen (1 und 2) in ausreichender Höhe über der wirbel in die zur Seite weisende Zuluftöffnung (2) ein, so Geländeoberfläche angeordnet, vorteilhafterweise in entweichen diese infolge der Auftriebskräfte des heißen Höhe der Dachkonstruktion (S) des Trockenlagers. Die Gases durch die nach oben weisende Zuluftöffnung (1) Querschnitte der nach oben weisenden Zuluftöffnungen wieder. Der betreffende Zuluftschacht (3) bleibt in die-(1), die Querschnitte der zur Seite weisenden Zuluftöff- 25 sem Fall während der Brandphase inaktiv. Nach dem nungen (2) und die Querschnitte der Zuluftschächte (3) Ende des Flächenbrandes setzt die Luftkühlung in diehängen von der erforderlichen Kühlluftmenge ab, mit sem Schacht dann wieder selbsttätig ein. der die anfallende Wärme des Lagergutes (4) bei einem Nachdem die Kühlluft das heiße Lagergut (4) passiert bestimmten Temperaturniveau abgeführt werden muß. hat und dabei erwärmt wurde, steigt sie in den Abluft-Das Verhältnis der Querschnitte der nach oben weisen- 30 schachten (10) hoch und verläßt das Gebäude durch die den Zuluftöffnungen (1) zu den Querschnitten der zur Abluftöffnungen (11). Durch den Kaminkopf (12) wird Seite weisenden Zuluftöffnungen (2) beträgt Vorzugs- die Abluft nach oben geführt und mündet als vertikaler weise 1 :1 bis 1 :3. Freistrahl in die Atmosphäre. Deshalb wird die Kamin-Zum Schutz gegen das Eindringen von festen Gegen- wirkung nicht wesentlich durch wechselnde Windrichständen mit nur kleiner kinetischer Energie in die Zu- 35 tungen beeinflußt Des weiteren wird durch diese Anluftöffnungen (1 und 2) werden normalerweise Gitter Ordnung ein Eindringen von Explosionsdruckwellen in angebracht. Das Eindringen von Flüssigkeiten, wie z. B. die Abluftschächte (10) weitgehend -verhindert, so daß Regenwasser oder Kerosin, durch die nach oben wei- eine Schädigung des Lagergutes (4) ausscheidet Diese sende Zuluftöffnung (1) in den Zuluftschacht (3) wird Anordnung verhindert außerdem das Eindringen von durch eine Prallschwelle (6) verhindert, die vorzugswei- 40 festen Gegenständen oder Flüssigkeiten, wie z. B. Rese abgerundet ist, um die Strömungsverluste kfein zu genwasser oder Kerosin, in den Abluftschacht (10). Im halten. einzelnen wird dies mit Hilfe der mit Tropfkanten (13) Dem Aufreißen eines Flüssigkeitsstromes nach der versehenen Kaminköpfe (12), vorzugsweise aus Stahl-Querschnittsaufweitung in dieser Zuluftöffnung (1) wird beton, und den vorgesetzten Platten (14) erreicht Zu durch eine Nase (7) entgegengewirkt; außerdem erfolgt 45 diesem Zweck ragt der Kaminkopf (12) mit der Tropf die Querschnittsaufweitung symmetrisch zum Flüssig- kante (13) mindestens um eine halbe lichte Weite des keitsstrom. Die in den nach oben weisenden Zuluftöff- Abluftschachtes (10) über die Mündung des Abluftnungen (1) eingedrungene Flüssigkeitsmenge fließt so- Schachtes (10). Zwischen der Mündung der Abluftmit über die vorzugsweise um 10 bis 65° geneigte, zur schächte (10) und den Platten (14) sind Schutzschwellen Seite weisende Zuluftöffnung (2) zur Außenseite des 50 (15) angeordnet, die den Rand eines Vorfluters für even-Gebäudes hin ab. tuell in die Abluftöffnungen (11) eingedrungene Flüssig-
Die Zufuhr von Kühlluft wird durch wechselnde keiten bilden.
Windrichtungen nicht wesentlich beeinflußt Verursacht Die Platten (14) bestehen vorzugsweise aus Metall, die Windströmung an den zur Seite weisenden Zuluft- insbesondere aus Stahl. Sie wirken dadurch thermodyöffnungen (2) einen Staudruck, liegt die nach oben wei- 55 namisch als Regulator für das Temperaturniveau in der sende Zuluftöffnung (1) aufgrund der nach oben über- Lagerzelle. Im Falle heißer Sommertage wird die Stahlstehenden Schwelle (8) im Sogbereich, so daß zwischen platte (14) aufgrund der intensiven Sonneneinstrahlung den Zuluftöffnungen (1 und 2) ein Druckausgleich statt- zusätzlich von außen aufgeheizt Dadurch erwärmt sich findet Dies gilt ebenfalls für Explosionsdruckwellen, die die Abluft im Bereich des Kaminkopfes (12) zusätzlich, von außen auf das Trockenlager wirken können. Ein 60 was zu einer verstärkten Kühlluftzufuhr führt Der grö-Druckanstieg im Zuluftschacht (3), der eine Zerstörung ßere Luftmassenstrom ist dann auch wegen der wärmedes Lagergutes (4) in den Lagerzellen verursachen ren Zulufttemperatur erforderlich, um die Lagerzellenkönnte, wird somit verhindert. temperatur konstant halten zu können. Umgekehrt ver-Befindet sich dagegen die zur Seite weisende Zuluft- ringern die Stahlplatten (14) die wirksame Auftriebshööffnung (2) im Sogbereich der Windströmung, entsteht 65 he bei kalter Atmosphäre, da sie Wärme aus der Abluft durch die Schwelle (8) vor der nach oben weisenden entnehmen und weiter an die Umgebung abstrahlen. Zuluftöffnung (1) ein Staudruck, der eine verstärkte Zu- Hierdurch verkleinert sich der angesaugte kalte Luftfuhr von Kühlluft durch diese Zuluftöffnungen (1) be- massenstrom, so daß die Lagerzellentemperatur auf ih-
rem Niveau bleibt und damit schädliche Taupunktgrenzen im Trockenlager vermieden werden.
Die in den Abluftöffnungen (11) eingedrungenen Flüssigkeiten werden über die Tropfkante (13) und die Schutzschwelle (15) einem Vorfluter auf dem Lagerdach zugeführt.
In A b b. II dient die vorzugsweise um 10 bis 25° geneigte Dachdecke als strömungsführende Sammelebene für die erwärmte Abluft Der Abluftschacht (10) verläuft hierbei in der Dachdecke und mündet in den in der Dachmitte befindlichen Abluftöffnungen (11).
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
15
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55

Claims (4)

1 2 Aus diesen Gründen wurden Trockenlager entwickelt Patentansprüche: (DE-OS 27 11 405 und 27 30 729), bei denen die Wärme durch Naturkonvektion vom Lagergut an die Umge-
1. Luftführung für Trockenlager mit Wärme abge- bung abgeführt wird. Diese Systeme sind inhärent sibenden radioaktiven Materialien, mit zur Seite wei- 5 eher, da sie wegen der Naturkonvektion der Kühlluft senden Zuluftöffnungen an Zuluftschächten, Nasen keine aktiven Komponenten bzw. Betriebsaggregate und Schwellen, und mit nach oben geführten Abluft- für die Aufrechterhaltung des Kühlbetriebes erfordern, schachten mit Abluftöffnungen, dadurch ge- Die Kühlluft wird hierbei über Zuführungsöffnungen kennzeichnet, daß und -schächte an das zu kühlende Lagergut herange-
10 bracht, erwärmt sich dort und wird über separate Ab-
a) zusätzlich nach oben weisende Zuluftöffnungen führschächte und -öffnungen an die Umgebung abgege-(1) an den Zuluftschächten (3) angeordnet sind, ben. Die erhöhte Temperatur des normalerweise in Be-
b) daß die zwischen den zur Seite weisenden und tonkammern ruhenden Lagerguts bewirkt, daß die Auden nach oben weisenden Zuluftöffnungen (1,2) ßenluft selbsttätig angesaugt und wieder abgeführt liegenden Schwellen (8) über die nach oben wei- 15 wird
senden Zuluftöffnungen (1) nach oben Oberste- Bei der Zwangskühlung sind permanent Maschinen-
hen und elemente, wie z. B. Lüftungskonvektionen erforderlich,
c) daß die zur Seite weisenden Zuluftöffnungen (2) um die erforderliche Kühlluft zu transportieren.
durch Wandnasen (9) nach unten abgeschirmt Die Gestaltung der Zu-und Abluftöffnungen bzw. der
sind. 20 Zu- und Abluftschächte unterliegt deshalb lediglich den
Anforderungen des Objektschutzes, d. h. des Schutzes
2. Luftführung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gegen äußere Einwirkungen, wie Sabotage, Flugzeugzeichnet, daß das Verhältnis der Querschnitte der abstürze oder Brände, während der Strömungsführung nach oben weisenden Zuluftöffnungen (1) zu den nur eine untergeordnete Bedeutung zukommt.
Querschnitten der zur Seite weisenden Zuluftöff- 25 Demgegenüber muß bei der Naturkonvektionskühnungen (2) zwischen 1 :1 und 1 :3 liegt lung die natürliche Konvektion möglichst optimal ge-
3. Luftführung nach den Ansprüchen 1 und 2, da- währleistet sein, die wesentlich von den Druckverlusten durch gekennzeichnet, daß die nach oben weisenden des Lüftungssystems beeinflußt wird. Daher sind bei den Zuluftöffnungen (1) und die zur Seite weisenden Zu- Zu- und Abluftöffnungen bzw. Zu- und Abluftschächten luftöffnungen (2) um einen Winkel von 60 bis 120° 30 neben dem notwendigen Objektschutz auch günstige versetzt in Höhe der Dachkonstruktion des Trok- Strömungsführungen zu gewährleisten.
kenlagers angebracht sind. An die Zu- und Abluftführung werden daher beson-
4. Luftführung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- dere Auslegungskriterien gestellt. Neben der optimalen durch gekennzeichnet, daß die zur Seite weisenden Kühlwirkung und dem möglichst geringen Witterungs-Zuluftöffnungen (2) unter einem Winkel von 10 bis 35 einfluß auf die Kühlung sind die permanente Kühlung 65° nach außen geneigt ist und der Strahlenschutz des Trockenlagers während eines äußeren Störfalles, wie z. B. ein Flugzeugabsturz auf
das Lager, ein Flächenbrand vor dem Lager oder eine
Explosionsdruckwelle, zu gewährleisten.
40 Bei Anbringung der Zu- und Abluftöffnungen an ei-
Die Erfindung betrifft eine Luftführung für Trocken- ner Außenwand des Lagers können im Falle ungünstilager mit Wärme abgebenden radioaktiven Materialien, ger Windrichtungen schlechte Kühlbedingungen auftremit zur Seite weisenden Zuluftöffnungen an Zuluft- ten. Besonders kritische Kühlbedingungen stellen sich schachten, Nasen und Schwellen, und mit nach oben bei einem Flächenbrand vor dem Gebäude ein, da die geführten Abluftschächten mit Abluftöffnungen. 45 heißen Gase in das Lagerinnere eingesogen werden
Wärme abgebende radioaktive Abfälle, wie z. B. ab- könnten.
gebrannte Brennelemente aus Druck- und Siedewasser- Hierdurch steigt das Risiko einer Schädigung des La-
reaktoren, werden zur Zeit vorzugsweise unter Wasser gergutes. Trockenlager nach der DE-OS 27 30 729 besiteingelagert, um die Aktivität der Spalt- und Aktivie- zen Zuluftschächte mit zur Seite weisenden Zuluftöffrungsprodukte abklingen zu lassen. Das Wasser erfüllt so nungen, Nasen und Schwellen und nach oben geführte hierbei gleichzeitig die Funktion der Abschirmung der Abluftschächte mit Abluftöffnungen und weisen damit radioaktiven Strahlung und der Kühlung der heißen die eingangs genannte Luftführung auf.
Brennelemente bzw. Abfallbehälter. Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Diese Lagerung von radioaktiven Abfällen in Wasser- Luftführung für Trockenlager mit Wärme abgebenden becken hat eine Reihe von Nachteilen, die vor allem im 55 radioaktiven Materialien zu finden, mit zur Seite weigroßen Kühlwasserverbrauch und den damit verbun- senden Zuluftöffnungen an Zuluftschächten, Nasen und denen Umweltbelästigungen liegen. Schwellen, und mit nach oben geführten Abluftschäch-
Es sind daher auch Vorschläge bekannt geworden, ten mit Abluftöffnungen, bei der die öffnungen und radioaktive Abfälle in sogenannte Trockenlager einzu- Schächte eine günstige Strömungsführung der Kühlluft bringen, bei denen als Kühlmedium ein Gas verwendet 60 und bei äußeren Störungsfällen, wie Brände oder Flugwird, vorzugsweise Luft, das die Wärme vom Lagergut zeugabstürze, eine ungestörte Kühlung des Lagergutes durch Zwangskühlung mit z. B. Ventilatoren, über War- gewährleisten.
meaustauscher oder direkt an die Umgebung abgeführt. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch ge-
Nachteilig dabei ist aber, daß bei Störfällen, d. h. Ausfall löst, daß
des Kühlsystems bzw. der Kühlaggregate keine ausrei- 65
chende Wärmeabfuhr mehr gewährleistet ist, was zu a) zusätzlich nach oben weisende Zuluftöffnungen an unzulässigen Temperaturerhöhungen und zur Freiset- den Zuluftschächten angeordnet sind,
zung von radioaktiven Schadstoffen führen kann. b) daß die zwischen den zur Seite weisenden und den
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