-
-
Schutzeinrichtung für eine Kernkraftwerksanlage
-
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine Kernkraftwerksanlage
gegen Einwirkungen von außen.
-
Bei der Auslegung und Genehmigung von-Kernkraftwerksanlagen werden
Störfälle zugrundegelegt, deren Beherrschung nachgewiesen werden muß.
-
Als mögliche Störfälle einer Einwirkung von außen (sogenannte EVA-Störfälle)
werden z.B. Gaswolkenexplosion, Flugzeugabsturz und Sabotage angesehen.
-
Nach dem bisher praktizierten Stand der Technik sind sehr aufwendige
und umfangreiche Einzelmaßnahmen im Rahmen der Auslegung und Ausführung von Gebäuden,
Systemen und Anlagenteilen erforderlich, umb bei EVA-Störfällen direkt oder indirekt
die Funktion der Abschaltung und Nachwärmeabfuhr sowie den Aktivitätseinschluß sicherzustellen
und eine unzulässige Schädigung Dritter auszuschließen. Viele Einrichtungen sind,
weil andere Schutzmaßnahmen einen höheren Aufwand zur Folge hätten, redundant ausgeführt
und räumlich getrennt (Warte, Notstandssysteme, Notstandsgebäude
).
Für gewisse Fragestellungen wie z.B. Fehlsignale bei Teilzerstörung nicht gebunkerter
Anlagenteile, lassen sich Rückwirkungen auf sicherheitstechnisch wichtige Anlagenteile,
Verfahrens- und Leittechnik nur durch einen sehr hohen Soft- und Hardwareaufwand
ausschließen.
-
Der Nachteil des Standes der Technik ist darin zu sehen, daß die Beherrschung
von EVA-Störfällen nur durch aufwendige Maßnahmen möglich ist, die dann noch genehmigungstechnische
Risiken bergen.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schutzeinrichtung für eine
Kernkraftwerksanlage anzugeben, welche die aufgezeigten Störfälle auf einfache und
genehmigungstechnisch überschaubare Weise beherrscht.
-
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß eine verformbare
Fangkonstruktion die gesamte Kernkraftwerksanlage überspannt, wobei die Fangkonstruktion
wenigstens teilweise luftdicht ausgebildet und gegen Belastungen von innen und außen
ausgelegt ist.
-
Belastungen bei EVA-Störfällen werden durch Umwandlung in elastisch/plastische
Verformungen abgebaut. Dadurch werden direkte oder indirekte Auswirkungen wie z.B.
induzierte Erschütterungen, Penetration von Trümmern oder Brandeinwirkungen auf
sicherheitstechnisch wichtige Anlagenteile soweit verhindert, daß bei Gebäuden und
Anlagenteile keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Schutzeinrichtung ist die Fangkonstruktion
eine in Form eines Mehrfachkegels aufgebaute zentralmastgestützte Zeltkonstruktion,
deren Mantelfläuhen aus Seilnetzen und/oder linienförmig gespannten Seilen bestehen,
wobei die aus Seilnetzen gebildeten Mantelflächen mit einer luftdichten Abdeckung
versehen sind.
-
Zur besseren Verteilung der Lasten wird die Fangkonstruktion anstatt
durch einen zentralen Mast von mehreren Masten unterstützt.
-
Bei der Zentralmast-Ausführung hat es sich als besonders vorteilhaft
gezeigt, daß sich vom Außenumfang des unteren Kegels eine kegelstumpfförmige Verlängerung
nach unten erstreckt, daß die Mantelflächen des unteren Kegels und der kegelstumpfförmigen
Verlängerung als Seilnetz ausgebildet sind, daß zwischen dem Außenumfang des Kegels
und dem Zentralmast linienförmig verlaufende, den oberen Kegel bildende Seile gespannt
sind und daß die kegelstumpfförmige Verlängerung mit ihrem größeren Umfang an im
Boden eingelassenen Fundamenten verankert ist.
-
Es hat sich als günstig erwiesen, wenigstens einen der bei Kernkraftwerksanlagen
notwendigerweise vorhandenen Abluftkamine als Mast für die Schutzeinrichtung auszubilden.
-
Damit auch der Mast selbst gegen zerstörende Einflüsse von außen geschützt
ist, sind die linienförmig verlaufenden Seile am freien Ende des Mastes befestigt.
-
Die linienförmig verlaufenden Seile sind vorzugsweise unter Zwischenschaltung
eines Tragringes an wenigstens einem Mast befestigt.
-
Für kerntechnische Anlagen, bei denen eine Auslegung gegen Gaswolkenexplosionen
nicht erforderlich ist, wird eine Einrichtung vorgeschlagen, welche außer den1Merkmal
der luftdichten Abdeckung alle kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
-
Um die Struktur der Fangvorrichtung nicht zu stören, sind im Bereich
der Fundamente Filter zur Belüftung des luftdicht abgeschlossenen Raumes und der
Gebäude der Kernkraftwerksanlage vorgesehen, wobei die Entlüftung über einen Abluftkamin
erfolgt.
-
Aufgrund der Konstruktion und Größe der Schutz einrichtung hat es
sich als vorteilhaft erwiesen, in den oberen Kegel die üblicherweise in einem Kühlturm
angebrachte Einrichtung zur Abfuhr der Wärme des Turbinenkondensator-Hauptkühlwasser
zu integrieren. Dazu ist die Mantelfläche des aus den linienförmig gespannten Seilen
gebildeten oberen Kegels teilweise mit einer luftdichten Verkleidung versehen. Diese
Mantelfläche bildet auch die Umfassung der innerhalb des oberen Kegels angeordneten
Einrichtung zur Abfuhr der Wärme des Turbinenkondensator-Hauptkühlwassers, wobei
die Lufteintrittsöffnungen dieser Einrichtung unterhalb und die Luftaustrittsöffnungen
oberhalb der luftdichten Verkleidung des oberen Kegels vorgesehen sind.
-
Mit dieser Ausbildung entfällt der aufwendige Bau eines separaten
kühlturms. Außerdem ist die Einrichtung zur Abfuhr der Wärme des Turbinenkondensator-Hauptkuhlwassers
sicher gegen Einwirkungen von außen untergebracht.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ruhen die Kühlrohre der Einrichtung
zur Abfuhr der Wärme des Turbinenkondensator-Hauptkühlwassers auf einer Trage struktur,
die an wenigstens einem Mast befestigt ist.
-
Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen
und der schematischen Zeichnungen Fig. 1 und 2 beschrieben.
-
In der Fig. 1 sind verschiedene Gebäude einer Kernkraftwerksanlage
1 dargestellt. Es handelt sich dabei um das Reaktorgebäude 2, das Hilfsanlagengebäude
3, das Zwischengebäude 4, das Maschinenhaus 5 und den Abluftkamin 11.
-
Zur Abschirmung gegen Einwirkungen von außen wie z.B. Gaswolkenexplosion
oder Flugzeugabsturz ist eine Schutzeinrichtung 7 vorgesehen, welche die gesamte
Kernkraftwerksanlage überspannt. Die Schutzeinrichtung ist eine in Form
eines
Doppelkegels aufgebaute Fangkonstruktion, die im wesentlichen aus Stahlseilen besteht.
Ein luftdicht ausgebildetes "Zelt" besteht aus dem unteren Kegel 8 und einer mit
dem Außenumfang 9 des Kegels 8 verbundenen kegelstumpfförmigen Verlängerung lO.
Die Mantelflächen von Kegel 8 und Verlängerung lO sind aus einem Seilnetz aus Stahl
gebildet und mit nicht dargestellten Blechplatten luftdicht verkleidet. Die Spitze
des Kegels 8 ist am Abluftkamin 11 befestigt, der somit als Zentralmast der zeltförmigen
Fangkonstruktion dient. An in den Boden eingelassenen Fundamenten 12 ist die Verlängerung
10 entlang ihres größten Umfanges verankert. Vom freien Ende 13 des Abluftkamins
führen dort befestigte linienförmig angeordnete Seile 14 zum Außenumfang 9 des Kegels
8 und dienen als Spannseile für den Kegel 8 und die Verlängerung 10.
-
Es entsteht somit ein oberer Kegel, dessen Mantelfläche aus linienförmig
geführten Seilen 14 besteht und ein unterer Kegel der zusammen mit der kegelstumpfförmigen
Verlängerung aus einem Seilnetz gebildet ist. Aus Gründen der besseren Ubersicht
wurden die Seilnetze -bzw. die Seile nicht über die gesamte Fläche gezeichnet. Beide
Kegel sind von dem als Zentralmast dienenden Abluftkamin gestützt und dienen gleichzeitig
als Schutz für den Abluftkamin. Die Seile 14 und die Spitzenbereiche des Kegels
8 sind unter Zwischenschaltung von Tragelementen 24, 24a am Zentralmast befestigt.
-
Der untere Kegel 8 ist zusammen mit der Verlängerung 10 mit nicht
dargestellten Blechen derart abgedeckt, daß die Kernkraftwerksanlage 1 in einem
luftdichten Raum 15 angeordnet ist. Die Belüftung dieses Raumes erfolgt über am
größten Umfang der Verlängerung 10 angeordnete Filter 16 in Pfeilrichtung 17, die
im Bereich der Fundamente 12 vorgesehen sind. Über den Abluftkamin 11 wird in Pfeilrichtung
18 die Entlüftung des Raumes 15 vorgenommen.
-
Die Gebäude der Kernkraftwerksanlage werden ebenfalls über in den
Fundamenten 12 angeordnete Filter 16 belüftet. Die Luftzufuhr erfolgt über Kanäle
19 und tritt in Pfeilrichtung 20 in die Gebäude ein. ueber Kanäle 21 verläßt die
Abluft in Pfeilrichtung 22 die Gebäude und gelangt durch den Abluftkamin 11 ins
Freie.
-
Gemäß Fig. 2 wird die Fangkonstruktion im Gegensatz zur Ausbildung
nach Fig. 1 mit zwei Masten unterstützt, die ebenfalls als Abluftkamin 11 ausgebildet
sind. Dabei dient ein Abluftkamin zum Abführen der Abluft aus den Gebäuden und der
andere zur Abfuhr der Abluft aus dem Raum 15.
-
Durch dieses Konzept der zentralen über Filter geleiteten Belüftung
wird sichergestellt, daß toxische und explosive Gase aus der Anlage ferngehalten
werden.
-
Bedingt durch die 2-Mastausführung weist sowohl der untere Kegel 8
als auch der obere Kegel 6 ein Tragelement 24, 24a auf, das mit beiden Masten verbunden
ist. Die an den Masten verankerten Tragelemente 24, 24a dienen zur Befestigung der
Seile 14 bzw. des Seilnetzes des Kegels 8.
-
Ein Kühlturm zur Abfuhr der Wärme des Turbinenkondensator-Hauptkühlwassers,
der ebenfalls zu den Gebäuden einer Kernkraftwerksanlage zu rechnen ist, ist in
vereinfachter Form in die Schutzeinrichtung integriert. Dazu istgem.Fig.3 die Mantelfläche
des oberen Kegels 6 zwischen den Umfangslinien 33 und 34 mit plattenförmigen Elementen
27 luftdicht verkleidet. Unterhalb und oberhalb der luftdichten Verkleidung bilden
die Räume zwischen den Seilen 14 die Lufteintrittsöffnungen 31 und Luftaustrittsöffnungen
32.
-
Durch das Einbringen von Kühlrohren 26 in den Innenraum des oberen
Kegels 6, die mit der Hauptkühlwasserzuleitung 29 und der Hauptkühlwasserableitung
30 einen Kreislauf des Turbinenkondensatorhauptkühlwassers ermöglichen, er-
hält
die Einrichtung die thermo- und gasdynamischen Eigenschaften eines Kühlturmes. Die
Hauptkühlwasserzu- und Ableitung ist mit dem Maschinenhaus 5 verbunden. Durch die
Erwärmung der Luft an den Kühlrohren 26 steigt diese innerhalb des verkleideten
Kegelbereiches hoch, so daß sich eine nach oben gerichtete Luftströmung ausbildet.
Dadurch wird Frischluft über die Lufteintrittsöffnungen 31 von außen angesaugt und
die erwärmte Luft strömt nach oben und über die Luftaustrittsöffnung nach außen
in die Atmosphäre.
-
Der Strömungsweg der Luft ist durch die Pfeile 35, 35a angedeutet.
Die Kühlrohre ruhen auf einer Tragestruktur 25, die neben ihrer unmittelbaren Befestigung
am Abluftkamin 11 zusätzlich noch von Spannseilen 28, die am freien Ende 13 des
Abluftkamins angelenkt sind, gehalten ;wird.
-
Aufgrund der zeltförmigen Konstruktion bietet sich eine kegelförmige
Mantelfläche für den integrierten Kühlturm an.
-
Es ist aber nicht auszuschließen, daß die Mantelfläche eines integrierten
Kühlturms innerhalb des Kegels 6 angeordnet ist und irgend eine rotationssymmetrische
Form aufweist.
-
Mit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung wurde ein technisch einfaches
und genehmigungstechnisch überschaubares Konzept eines Vollschutzes gegen Einwirkungen
von außen geschaffen.