DE2931140A1 - Druckentlastung fuer kernreaktoren im stoerfall - Google Patents
Druckentlastung fuer kernreaktoren im stoerfallInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Druckentlastung für Kernreaktoren im Störfall, insbesondere für Leichtwasserreaktoren
und heliumgekühlte Hochtemperatur-Reaktoren.
Für Leichtwasserreaktoren und in Zukunft auch für Hochtemperatur-Reaktoren
sind geschlossene Schutzbehälter vorgeschrieben, die bei einem Defekt am Reaktordruckbehälter
bzw. dessen Rohrleitungen zur Aufnahme des ausströmenden Kühlmittels, wie Wasserdampf oder Helium, bestimmt sind.
Diese Kühlmittel können gasförmige oder feste, radioaktive Spaltprodukte oder auch sonstige aktivierte Substanzen
enthalten. Im Störfall ist der Schutzbehälter demnach mit einem mehr oder weniger radioaktiven Kühlmittel gefüllt,
das unter hohem Druck steht und eine relativ hohe Temperatur aufweist und somit den Zutritt für das Bedienungspersonal,
selbst wenn dieses Schutzkleidung oder Atemgeräte trägt, unmöglich macht. Im Störfall ist die
Zugänglichkeit des Schutzbehälters jedoch von Vorteil, um den Reaktor auch durch manuelle Bedienung vor Ort in
einen sicheren Betriebszustand überführen zu können.
Weiterhin ist es notwendig, beispielsweise bei einem Ausfall aller Wärmesenken für das Kühlmittel, ein Abführen
der Wärme aus dem Reaktordruckbehälter über eine Notkühlung zu ermöglichen, bevor der Primärkreislauf versagt
oder die Brennelemente im Reaktorkern zerstört werden. Um eine Überhitzung der Brennelemente zu verhindern, kann
dem Reaktordruckbehälter ein Kühlmittel in einem sogenannten offenen Kreislauf nachgespeist werden. Allerdings ist
es nicht zulässig, das mit radioaktiven Bestandteilen verunreinigte Kühlmittel in die Atmosphäre abzugeben.
Druckentlastungen sind dazu bestimmt, bei einem Störfall den Druck im Reaktordruckbehälter und/oder gegebenenfalls
in einem den Reaktordruckbehälter aufnehmenden Schutzbehälter abzusenken.
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Derzeit sind verschiedene Einrichtungen bekannt, die ihren unterschiedlichen Aufgaben, wie der Reinigung des
Kühlmittels bzw. der Schutzbehälteratmosphäre oder auch der Druckentlastung von Schutzbehältern entsprechend zum
Teil nur für den Betriebsfall vorgesehen sind.
Bekannt sind Abluftanlagen für Schutzbehälter im Betriebsfall, bei denen - um die Abluftanlage in kleinen Abmessungen
zu halten - in einem sogenannten Umluftverfahren innerhalb des Schutzbehälters Luft abgesaugt, in Filtern
gereinigt und repetiert wird. Deshalb durchströmt nur eine geringe, möglicherweise mit radioaktivem Gas oder
Staub verunreinigte Menge Luft langsam einen Filter der Abluftanlage und wird nach der Reinigung der Atmosphäre
zugeführt, um im Innern des Schutzbehälterss einen geringen Unterdruck zu erzeugen. Die bekannten Filter besitzen
jedoch für den Störfall eine zu geringe Kapazität und
sind außerdem nicht zum Filtern der bei einem Störfall möglicherweise zusammen mit großen Dampfmengen austretenden Spaltprodukte wie z. B. Jod, Cäsium und Strontium
geeignet.
Weiterhin sind Entgasungseinrichtungen für Leichtwasser- und Druckwasserreaktoren bekannt, bei denen während des
Betriebes im Wasser/Dampfkreislauf mit Hilfe einer Vakuumpumpe aus dem Kühlmittel in einem Turbinenkondensator
Luft und Gas zur Vakuumverbesserung^ abgezogen und über
Filter an die Atmosphäre abgegeben werden. Als Filter dienen sogenannte Filter-Absorber, in denen Edelgase, wie
Krypton und Xenon bis zu ihrem natürlichen Zerfall zurückgehalten werden. Diese Filter sind gekühlt, um die Zerfallswärme
abzuführen .und aufgrund der geringen Temperatur eine bessere Absorption zu erreichen. Diese Filter
sind ebenfalls nicht zum Filtern der bei einem Störfall in größeren Mengen austretenden Spaltprodukte geeignet.
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Bei bekannten Druckentlastungen für Kernreaktoren wird des weiteren im Störfall mit Hilfe von Sprühsystemen das
aus einem Leck des Reaktordruckbehälters oder der Rohrleitungen des Primärkreislaufes ausströmende Kühlmittel im
Innern des Schutzbehälters niedergeschlagen. Das Sprühwasser wird von Pumpen aus einem: Wasserbehälter und nach
Erschöpfung seines Vorrates, aus dem Schutzbehältersumpf angesaugt, in Kühlern abgekühlt und anschließend wieder
in den Schutzbehälter eingesprüht, um den Kühlmitteldampf zu kondensieren und damit den Druck zu senken. Bei Druckwasserreaktoren
dient aus kernphysikalischen Gründen boriertes Wasser, d.h-. Wa&ser mit 2000 bis 3000 ppm Bor
als Sprühmittel, das die mit dem Kühlmittel in den Schutzbehälter gelangten Spaltprodukte auswaschen soll.
Um eine bessere Wasserlöslichkeit von Jod zu erreichen, werden dem Wasser beispielsweise Natriumhydroxid oder Natriumthiosulfat
beigegeben. Bei diesen Spaltprodukten sind die auswaschbaren, wie z.B. Cäsium, Strontium und Barium,
sowie das aufgrund der relativ hohen Kühlmitteltemperatur bedingt auswaschbare gasförmige Jod, von den nur
schwer auswaschbaren Spaltprodukten, wie den Edelgasen Xenon und Krypton, und- gegebenenfalls Methyljodid zu unterscheiden.
Die Edelgase und das Methyljodid gehen bei der Kondensation bzw. dem- Verdampfen der Kühlflüssigkeit
kaum in das Gas bzw. die Flüssigkeit über. Dabei bildet sich das Methyljodid erst nach einiger Zeit, wenn elementares
Jod mit organischen Stoffen wie Ölen und Fetten im Schutzbehälter unter Temperatureinwirkung reagiert. Das
gasförmige Jod wird von dem Sprühsystem mit einem Wirkungsgrad von 99% in dem mit Zusätzen versehenen Sprühmittel
gelöst und ausgewaschen ^ DeT Jodanteil verringert
sich im Laufe der Zeit aber auch- infolge natürlicher Ablagerung auf den vom Jod benutzten Oberflächen. Dagegen
läßt, sich- das MethylJbdtd erheblich schlechter - auswaschen
als das elementare Jod,
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Die bekannten Druckentlastungssysteme weisen den Nachteil auf, daß die verwendeten Sprühmittel die feuchten Bauteile
im Innern des Schutzbehälters korrodieren. Der Korrosionsgrad ist dabei abhängig von dem jeweiligen Sprühmittel
und den darin enthaltenen chemischen Zusätzen. Eine Borlösung greift insbesondere Zink und Anstriche an.
Durbh Borax-Lösungeri werden Aluminiumlegierungen, und durch Natriumthiosulfat-Lösungen insbesondere Aluminium
und Kupfer stark angegriffen. Das Ausmaß der Korrosion wird durch das Besprühen der Bauteile im Vergleich zum
Eintauchen noch verstärkt. In dem Fall können bei der Korrosion unlösliche Korrosionsprodukte entstehen, die durch Ablagerungen an wichtigen Bauteilen besonders nachteilig wirken können.
Eintauchen noch verstärkt. In dem Fall können bei der Korrosion unlösliche Korrosionsprodukte entstehen, die durch Ablagerungen an wichtigen Bauteilen besonders nachteilig wirken können.
Bei dieser Druckentlastung liegt ein weiterer Nachteil darin, daß die durch das Besprühen bewirkte Korrosion,
insbesondere von Aluminium und Zink, zu einer Wasserstoffbildung im Schutzbehälter führt, die die kritische Konzentration
von 4-Volumen-% übersteigen kann. Dies erhöht die
Gefahr im Störfall. Um die- kritische Wasserstoff-Konzentration
zu verhindern, müßte der Schutzbehälter belüftet und dabei ein wenngleich kontrolliertes Freisetzen
von Spaltprodukten in Kauf genommen werden.
Weiterhin bewirkt das Sprühmittel ein Kondensieren des im
Störfall in den Schutzbehälter gelangenden Kühlmittels, insbesondere auch nach dem Abpumpen des bereits kondensierten
Kühlmittels. Infolgedessen kann im Schutzbehälter ein Unterdruck entstehen. Bekannte Schutzbehälter sind
zwar so ausgelegt, daß sie Einwirkungen von Außen wie auch einem Überdruck im Innern widerstehen; sie können
jedoch nicht für einen größeren Unterdruck im Irinenraum
ausgelegt werden.
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Des weiteren erweist es sich als nachteilig, daß das im Schutzbehältersumpf befindliche SprUhmittel wieder dem
Sprühsystem zugeführt wird. Dadurch gelangen die im Sprühmittel gelösten Spaltprodukte, beispielsweise Jod, beim
erneuten Versprühen wieder in die Atmosphäre des Schutzbehälters. Infolgedessen wird der Wirkungsgrad des Auswaschens
der radioaktiven Produkte verschlechtert.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Druckentlastungen besteht darin, daß im Störfall der mit einem unter Umständen
radioaktiven Kühl- bzw. Sprühmittel gefüllte Schutzbehälter für das Bedienungspersonal nicht zugänglich ist.
Bei den heute bekannten mit Helium gekühlten Hochtemperatur-Reaktoren
ist eine Kondensation des Heliums indiskutabel. Seine betrieblichen radioaktiven Verunreinigungen
sind so gering, daß es ungereinigt an die Atmosphäre abgegeben werden darf. Die Verunreinigungen können allerdings
im Störfall höher liegen, wenn beispielsweise ein Rohrreißer in einem der Dampferzeuger auftritt und hochgespannter
Dampf in den mit Helium gefüllten Primärkreislauf einströmt. Deshalb ist z. B. ein Hochtemperatur-Reaktor
bekannt, bei dem den Überdruckventilen des Primärkreislaufes sogenannte Mischkühler nachgeschaltet sind,
in deren Wasservorlage der Dampf kondensiert wird, während sich das Helium in diesem Behälter über der Wasservorlage
sammelt.
Bei einem weiteren bekannten Hochtemperatur-Reaktor sind
keine Überdruckventile vorhanden, weil nach dem Reißen ein&s Rohres in einem der dampferzeuger der in den Primärkrers
eintretende Dampf durch betriebliche Maßnahmen an den restlichen fünf Dampferzeugern kondensiert werden
kann, so daß eine unzulässige Druckerhöhung vermieden
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wird. Von diesen Einrichtungen wird allerdings erwartet, daß sie unbedingt sicher funktionieren. Solche Einrichtungen
sind daher technisch sehr aufwendig und teuer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem den geschlossenen Schutzbehälter unter Druck setzenden
Störfall eine andere Möglichkeit zur Druckentlastung und bei einem Reaktordruckbehälter gegebenenfalls einen andere
Möglichkeit zur Notkühlung zu schaffen, wobei die oben beschriebenen Nachteile einer Entlastung eines Schutzbehälters
durch Sprühsysteme oder gar einer freien Entlastung eines Reaktordruckbehälters sowie gegebenenfalls offener
Kühlmittelnachspeisung mit der Abgabe radioaktiver Bestandteile des Kühlmittels an die Atmosphäre vermieden
werden sollen.
Dar Grundgedanke der Losung dieser Aufgabe besteht dariny
ein Druckentlastungssystem zu schaffen, das gleichzeitig
die Wirkung eines Filters entfaltet.
Im Falle des Druckanstiegs im Reaktordruckbehälter bzw.
im Schutzbehälter soll demgemäß die Druckentlastung eine Reinigung des Kühlmittels unter gleichzeitigem Druckabbau
bewirken- Die Druckentlastung muß dabei so ausgelegifsein,
daß der Druckbehälter des Primärkreislaufes bzw. der diesen umgebende Schutzbehälter den Vorschriften entsprechend bezüglich
der radioaktiven Spaltprodukte geschlossen bleibt, das von radioaktiven Produkten weitgehend gereinigte Kühlmittel
aber an die Atmosphäre abströmen kann. Weiterhin sollte der Schutzbehälter von Kühlmitteln im wesentlichen
frei bleiben. Darüberhinaus soll weitgehend der Kontakt des ungewaschenen, möglicherweise elementares Jod enthaltenden
Kühlmittels mit Öl oder Fett von den Hilfseinrichtungen des
Reaktors im -Reaktorschutzbehälter vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß dem
Reaktordruckbehälter und/oder dem Schutzbehälter eine Druckentlastungsstation nachgeschaltet ist, in der das Kühlmittel
gewaschen wird.
Die erfindungsgemäße Druckentlastung kann eine Druckentlastungsstation
aus zwei hintereinandergeschalteten Zyklonen aufweisen. Der dem Reaktordruckbehälter und/oder Schutzbehälter
nachgeordnete Zyklon kann beispielsweise als Waschzyklon ausgebildet sein, in dem das als Gas und/oder Dampf
vorliegende Kühlmittel in eine Rotationsbewegung versetzt wird, so daß unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft im Kühlmittel
enthaltene Staubpartikel oder Wassertropfen .an die Zyklonwandung geschleudet und nach unten abgeführt werden.
In der Zyklonachse kann ein Düsensystem angeordnet sein, das radial, also in Richtung der Zentrifugalkräfte, eine
Waschflüssigkeit, beispielsweise Wasser, einspritzt. Im Waschzyklon soll der Kühlmitteldampf im Gegensatz zu Sprühanlagen
nicht kondensieren, sondern ihm soll mit einer wesentlich geringeren Flüssigkeitsmenge nur die Überhitzungswärme
entzogen werden, so daß Naßdampf mit einer Temperatur unter 1000C entsteht.
Hinter dem Waschzyklon ist ein Trocknerzyklon angeordnet,
in dem die Restfeuchte durch die Zentrifugalkräfte aus dem Kühlmittel ausgeschleudert wird.
Zwischen den Reaktordruckbehälter und/oder den Schutzbehälter und den Wäschezyklon kann eine Flüssigkeitsvorlage geschaltet sein. Das vom Reaktordruckbehälter und/oder Schutzbehälter
kommende Kühlmittel .wird zur Verhinderung von sogenannten
Wasserschlägen über ein tief unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Vorlage angeordnetes Düsensystem in die
Vorlage eingeleitet. Die Vorlage kann aufgrund einer eirt-
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sprechend gewählten Höhe der Flüssigkeitssäule über den Kühlmittel-Austrittsdüsen als Überdruckventil für den
Schutzbehälter, insbesondere beim Hochtemperatur-Reaktor benutzt werden.
Die Vorlage ist von Vorteil, weil im ungestörten Betrieb ein unkontrolliertes Ausströmen der im Schutzbehälter
enthaltenen Luft verhindert wird, so daß der übliche bekannte Unterdruck im Schutzbehälter nicht gestört wird.
Die Wasservorlage hat den Vorteil, daß die Nachteile eines mechanischen Überdruckventils, wie z. B. Klemmen oder
Undichtwerden, entfallen.
Vorzugsweise gewährleistet die Höhe der Flüssigkeitssäule in dem Vorlagebehälter in Verbindung mit dem Schutzbehälter-Volumen,
daß eine in einen Kühlkreislauf für die Waschflüssigkeit des Waschzyklons geschaltete Umwälzpumpe
anlaufen kann, bevor das Kühlmittel die Flüssigkeitsvorlage im Behälter durchbricht und in den Gassammeiraum
de& Vorlagebehälters gelangt.
Bei einer Druckentlastung für Reaktordruckbehälter muß der
Vorlage allerdings ein Überdruckventil vorgeschaltet sein. In diesem Fall kann ein Meldekontakt am Überdruckventil die
Umwälzpumpe im Kühlkreislauf des Waschzyklons vor dem Ansprechen des Überdruckventils einschalten.
Die Vorlage bedeutet insbesondere bei gasgekühlten Hochtemperatur-Reaktoren eine optimale quasi homogene Wärmesenke
für das Kühlmittel.
Bei einem heliumgekühlten, graphitmoderierten Hochtemperatur-Reaktor
kann der Reinigungseffekt der Vorlage für die Spaltprodukte Jod, Xenon und Krypton vernachlässigt werden.
In diesem Fall reichen die beiden hintereinandergeschal-
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teten Zyklone zum Reinigen des Kühlmittels aus. Der Waschzyklon wird dabei mit einer Waschflüssigkeit, vorzugsweise
Wasser betrieben. Ein Zusatz von Chemikalien, um Jod wasserlöslich und damit auswaschbar zu machen, ist möglich, aber
nicht notwendig, weil bei Hochtemperatur-Reaktoren "bisher Jod im Kühlmittel nur in vernachlässigbaren Mengen nachgewiesen
werden konnte.
Für die Reinigung des Kühlmittels von Kohlenstoffstaub, an
den in der Regel radioaktive Spaltprodukte angelagert sind, ist die Vorlage von besonderer Bedeutung.
Die als Kühler und Staubabscheider dienende Vorlage und der Waschzyklon sind mit getrennten Kühlkreisläufen versehen.
In diesen Kühlkreisläufen wird die Vorlageflüssigkeit bzw. die Waschflüssigkeit über Gasabscheider, Kühler
und Ionenaustauscher geleitet. Die Gasabscheider können mit betrieblich bereits vorhandenen Rückhalteanlagen für
aus der Kühlflüssigkeit abgetrennte Edelgase verbunden sein. Vorzugsweise können die Ionenaustauscher als Anschwemmfilter
mit angeschwemmten Pulverharzen ausgeführt sein.
Vorzugsweise handelt es sich insbesondere im Falle von
Leichtwasserreaktoren bei der im Kühlkreislauf des Waschzyklons umlaufenden Flüssigkeit um Wasser-, in dem -Chemikalien
zum Auswaschen des radioaktiven Spaltstoffs Jod gelöst sind. Als Chemikalien hierfür eignen sich neben xien
bereits genannten Verbindungen wie Natriumhydroxid und Natriumthiosulfat auch Natriumiodid und Kaliumiodid,
In den Kühlkreislauf des Waschzyklons kann aus einem
Vorratsbehälter Waschflüssigkeit eingespeist werden, um
einen Verlust von zusammen mit dem Kühlmittel aus dem Zyklon abströmender Waschflüssigkeit auszugleichen.
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Bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Druckentlastung kann das aus der Druckentlastungseinrichtung
kommende Kühlmittel, insbesondere bei Hochtemperatur-Reaktoren, in die Atmosphäre abgegeben werden. Das
dampfförmige Kühlmittel von Leichtwasserreaktoren kann ebenfalls der Atmosphäre zugeführt werden.
Bei einer weiteren Ausführung kann das gekühlte, gereinigte und getrocknete Kühlmittel Sprühteichen zum Entfernen
chemischer Zusätze wie Säuren, Laugen, Salze zugeführt werden.
Des weiteren ergibt sich, daß der Reaktordruckbehälter und/oder der Schutzbehälter aufgrund der erfindungsgemäßen
Druckentlastung hinsichtlich des Kühlmittelabzugs offen, aber bezüglich der im Kühlmittel enthaltenen Spaltprodukte aufgrund der Abtrennvorrichtungen der Druckentlastung
als geschlossen anzusehen ist.
Die .Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
Die Zeichnung zeigt ein Funktionssehaubild einer Druckentlastung.
Eine mit dem -Reaktordruckbehälter und/oder dem Schutzbehälter
verbundene Kühlmittelzufuhr 1 ist mit einem Düsensystem 2 in einem Behälter 3 mit einer Flüssigkeits- bzw.
Wasservorlage 4 tief unterhalt) des Flüssigkeitsspiegeis 5 angeordnet. Der Vorlagebehälter 3 weist oberhalb des Flüssigkeitsspiegels
5 einen Gas- bzw. Luftsammeiraum 6 mit einer Kühlmittelleitung 7 auf. Der Vorlagebehälter 3 ist
mit einem Kühlkreislauf 8 aus einer Umwälzpumpe 9, einem Gasabscheider 10, einem Kühler 11 und einem Ionenaus-
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tauscher 12 für die Vorlageflüssigkeit 4 versehen. Die
Kühlmittelleitung 7 ist mit einem Waschzyklon 13 verbunden. Eine Waschflüssigkeitsleitung 14 ist mit einem Düsensystem
15 in der Achse des über eine Abflußleitung 16 mit einem Behälter 17 für die Waschflüssigkeit 18 verbundenen
Waschzyklons 13 angeordnet. Der Waschflüssigkeitsbehalter 17 ist über einen Kühlkreislauf 19 aus einer Umwälzpumpe
20, einem geschlossenen Gasabscheider 21, einem Kühler 22, einem Ionenaustauscher 23 und der Flüssigkeitsleitung
14 mit dem Düsensystem 15 im Waschzyklon 13 verbunden. Von dem Waschzyklon 13 führt eine Kühlmittelleitung 24 zu
einem Trocknerzyklon 25, der einen Kühlmittelabzug 26 aufweist und über eine Abflußleitung 27 mit einem Behälter
28 zum Abscheiden der Restfeuchte 29 aus dem Kühlmit-. tel verbunden ist.
Das vom Reaktordruckbehälter und/oder Schutzbehälter kommende Kühlmittel gelangt in den Vorlagebehälter 3 mit dem
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 5 angeordneten Gassammelraum 6 über die Kühlmittelzufuhr 1 mit einem tief
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 5 angeordneten · Düsensystem 2 in die Vorlageflüssigkeit 4. Die Vorlageflüssigkeit
4 kann bei einer dem Kühlmitteldruck entsprechenden Höhe der Flüssigkeitssäule über den Kühlmittel-Austrittsdüsen 2 als Überdruckventil für den Schutzbehälter fun-
gieren. Wenn die Druckentlastung dem Reaktordruckbehälter
nachgeordnet ist, muß der Vorlage ein Überdruckventil
vorgeschaltet sein. In diesem Fall vermag die Vorlageflüs-'
sigkeit 4 den Reaktordruckbehälter nicht allein abzudichten.
Bei einer Druckentlastung für Hochtemperatur-Reaktoren lassen sich nahezu alle festen Spaltprodukte nach einem
aus der deutschen Patentanmeldung P 26 01 460.8 bekannten Verfahren zum Abtrennen unerwünschter Verunreinigungen
aus dem Kühlmittel Helium an Graphitstaub anlagern. Ausge-
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nommen von dieser Anlagerung sind nur Jod und Quecksilber, die allerdings bei Hochtemperatur-Reaktoren nur in
geringen, im Bereich der Atemluftqualität liegenden Konzentrationen anfallen.
In der Vorlageflüssigkeit 4 werden wasserlösliche Spaltprodukte wie Cäsium und Strontium, und gegebenenfalls an
Kohlenstoffstaub angelagerte radioaktive Isotope aus dem Kühlmittel entfernt. Die Vorlageflüssigkeit 4 wird mit
den darin enthaltenen Verunreinigungen durch die Umwälzpumpe 9 in den Kühlkreislauf 8 abgezogen. In dem Gasabscheider
10 sammeln sich von der Vorlageflüssigkeit 4 mitgerissene Kühlmittelgase. Weiterhin werden die durch
Hydratbildung der Vorlageflüssigkeit angelagerten Edelgase, wie Xenon und Krypton, abgetrennt. Diese Hydrate
sind zwar extrem wasserlöslich, aber nicht stabil, so daß ein großer Teil der Edelgase ebenso wie das Kühlmittel
durch die Vorlageflüssigkeit 4 in den Gassammeiraum 6
gelangt. Im Kühlkreislauf 8 wird die Vorlageflüssigkeit 4 nach dem Durchströmen des Gasabscheiders 10 in dem Kühler
11 abgekühlt und anschließend einem Ionenaustauscher 12 zugeführt. In diesem Ionenaustauscher 12 werden alle
festen Spaltprodukte wie Cäsium und Strontium durch einen Anschwemmfilter mit angeschwemmten Pulverharzen aus der
Vorlageflüssigkeit 4 abgetrennt. Die gereinigte und gekühlte Vorlageflüssigkeit 4 wird anschließend in den Behälter 3 zurückgeleitet.
Das gereinigte und vorgekühlte, als Gas und/oder Dampf im Gassamme1raum 6 vorliegende Kühlmittel wird über die Kühlmittelleitung 7 aus dem Behälter 3 abgezogen und dem
Waschzyklon 13 zugeführt, in dem die im Kühlmittel noch enthaltenen Staubpartikel oder Wassertropfen abgeschieden
werden.
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Dem Kühlmitteldampf wird durch Einspritzen von Waschflüssigkeit, beispielsweise Wasser, Wärme entzogen, so daß
Naßdampf mit einer Temperatur unter 100 C und starker Neigung zur Kondensationskernbildung entsteht. Bei der
im Kühlkreislauf des Waschzyklons 13 umlaufenden Flüssigkeit handelt es sich um Wasser, in dem z. B. Kaliumjodid
gelöst ist. In dem dampfförmigen Kühlmittel ist das aufgrund der Kühlmitteltemperatur gasförmige, nicht wasserlösliche
Spaltprodukt Jod enthalten. Der Kaliumjodidzusatz
in der Waschflüssigkeit macht das Jod nach der Formel KJ χ J„ ^ "v K J ' J~ wasserlöslich. Demzufolge
kann das Jod im Waschzyklon 13 aus dem Kühlmittel ausgewaschen werden.
Die im Kühlmittel enthaltenen festen Spaltproduktpartikel wie Cäsium und Strontium bilden Kondensationskerne, an
denen sich auch kleinste im Kühlmittel enthaltene Wassertropfen ebenso wie an Staub anlagern und aus dem Kühlmittel
ausgewaschen werden können.
Die radioaktiven Edelgase Xenon und Krypton können im Waschzyklon 13 mit der Waschflüssigkeit Hydrate bilden,
die wasserlöslich sind und mit den Wassertropfen aus dem Kühlmittel ausgeschleudert werden. Nur ein Rest der radioaktiven
Edelgase kann mit dem gewaschenen Kühlmittel, i-n
dem durch Sprühverlust; Waschflüssigkeit enthalten sein kann, aus dem ¥aschzyklon 13 in die Kühlmittelleitung 24
abströmen.
Um den WaschflüssigkeitsverluBt im Waschzyklon auszugleichen, wird dem Kühlkreislauf 19 des Waschzyklons 13 aus
einem Vorratsbehälter Flüssigkeit zugeführt-.
Die Waschflüssigkeit gelangt aus dem Waschzyklon 13 über
eine Abflußleitung 16 in den Behälter 17. Aus dem Behäl-
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ter 17 wird die Waschflüssigkeit über einen Kühlkreislauf 19 durch eine Leitung 14 von einer Umwälzpumpe 20 abgezogen.
In einem geschlossenen Gasabscheider 21 werden vorzugsweise radioaktive Edelgase, wie Xenon und Krypton,
sowie Luft aus der Waschflüssigkeit abgetrennt, die anschließend in dem geschlossenen Kühler 22 abgekühlt und
danach dem Ionenaustauscher 23 mit dem Anschwemmfilter
zum Abtrennen der Spaltprodukte aus der Waschflüssigkeit zugeführt. Die gereinigte und gekühlte Waschflüssigkeit
gelangt durch die Leitung 14 über das Düsensystem 15 wieder in den Waschzyklon 13.
Das gereinigte und gekühlte Kühlmittel wird durch die Kühlmittelleitung 24 dem Trocknerzyklon 25 zugeführt,
in dem die Restfeuchte und die darin enthaltenen radioaktiven Produkte aus dem Kühlmittel ausgeschleudert werden.
Dieses ausgeschleuderte Wasser wird über die Abflußleitung 27 aus dem Trocknerzyklon 25 in den Behälter 28
für die Restfeuchte 29 abgeführt.
Das gereinigte, gekühlte und ^getrocknete dampfförmige
bzw. gasförmige Kühlmittel verläßt über den Kühlmitte1-abzug 26 den Trocknerzyklon 25 und kann Sprühteichen zugeführt
werden, in denen aus: dem Kühlmittel gegebenenfalls
noch chemische Zusätze wie Säuren, Laugen., Salze entfernt
werden können., oder es 4cann, wenn es sich um einen Leichtwasserreaktor handelt, als Dampi oder im F-alle eines Hochtemperatur-Reaktors
alB gekühltes-, gereinigtes Gas, ΐβϊ-spielsweise
Helium, der Atmosphäre in bereits zulässiger Weise zugeführt werden.
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Claims (1)
- 2931Η0Hochtemperatur-Kernkraftwerk (SabH (H K G) Siegenbeckstraße 10, 4700 Hamm"Druckentlastung für Kernreaktoren im Störfall"Patentansprüche:1. Druckentlastung für Kernreaktoren im Störfall, insbesondere für Leichtwasserreaktoren und heliumgekühlte Hochtemperatur-Reaktoren, mit einer dem Reaktordruckbehälter und/oder einem Schutzbehälter nachgeschalteten Druckentlastungsstation, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungsstation (1 bis 26) Mittel zur Reinigung des Primärkühlmittels aufweist.2. Druckentlastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckentlastungsstation zwei hintereinander geschaltete Zyklonen (13, 25) aufweist, von denen der dem Reaktordruckbehälter und/oder Schutzbehälter nachgeordnete als Waschzyklon (13) ausgebildet ist, während der andere ein Trocknerzyklon (25) ist.3. Druckentlastung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zwischen den Reaktordruckbehälter und/oder den Schutzbehälter und den Waschzyklon (13) geschaltete Flüssigkeitsvorlage (3, 4, 6).4. Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Kühlkreislauf (19) für den Waschzyklon (13)·1 3 G 0Ό 8/-0 277"Λ.·.^Ο'- ■ : 2931 HODruckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Kühlkreislauf (8) für die Vorlage (3, 4, 6).Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch den über eine Abflußleitung (16) einem Waschflüssigkeitsbehälter (17) . mit dem Kühlkreislauf (19) verbundenen Waschzyklon (13).Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch je einen sowohl in den Kühlkreislauf (8) der Vorlage (3, 4, 6) als auch in den Kühlkreislauf (19) des Waschzyklons (13) geschalteten Gasabscheider ( 10, 21).Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch je einen sowohl in den Kühlkreislauf (8) der Vorlage (3, 4, 6) als auch in den Kühlkreislauf (19) des Waschzyklons (13) in der Fließrichtung der Flüssigkeit des jeweiligen Kühlkreislaufes hinter den Gasabscheider (10, 21) geschalteten Kühler (11, 22).Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch je einen sowohl in den Kühlkreislauf (8) der Vorlage (3, 4, 6) als auch in den Kühlkreislauf (19) des Waschzyklons (13) in der Fließrichtung der Flüssigkeit des jeweiligen Kühlkreislaufes hinter den Kühler (11, 22) geschalteten Ionenaustauscher (12, 23).Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch mit einer Edelgas-Rückhalteanlage verbundene Gasabscheider (10, 21).130008/027711. Druckentlastung nach einem oder mehreren der -Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch Anschwemmfilter mit angeschwemmten Pulverharzen als Ionenaustauscher (12, 23).12. Druckentlastung für Leichtwasserreaktoren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Waschzyklon (13) mit einer Waschflüssigkeit aus Wasser und einem die Jodlöslichkeit des Wassers fördernden chemischen Zusatz.13· Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreislauf (19) des Waschzyklons (13) mit einem Vorratsbehälter für die Waschflüssigkeit verbunden ist.14. Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Vorlage (3» 4, 6) aus einem geschlossenen, die Trennflüssigkeit (4) enthaltenden und oberhalb des Hüssigkeitsspiegels (5) einen Gas- und Luftsammeiraum (6) aufweisenden Behälter (3) mit einem tief unterhalb des Flüssigkeitsspiegel angeordneten, durch eine Kühlmittelzufuhr (1) mit dem Schutzbehälter oder einer Abblaseleitung des Reaktordruckbehälters verbundenen Düsensystem (2) für das Kühlmittelgas und/oder den Kühlmitteldampf.15. Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen über eine Kuhlmittelleitung (7) mit dem Waschzyklon (13) verbundenen Gas- und Luftsammeiraum (6) des Vorlagebehälters (3).16. Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche1 bis 15» gekennzeichnet durch eine mit einem Überdruckventil versehene Kühlmittelzufuhr (1) zwischen dem Reaktordruckbehälter und dem Düsensystem (2) der Vorlage (3, 4, 6)./ 0 2 7 717. Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen über einen Kühlmittelabzug (26) mit Sprühteichen in Verbindung stehenden Trocknerzyklon (25)-18. Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch einen über den Kühlmittelabzug (26) mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Trocknerzyklon (25).19. Druckentlastung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch einen über eine Abflußleitung· (27) mit einem Restfeuchtebehälter (28) verbundenen Troeknerzyklon (25).130008/0277~ ORIGINAL INSPECTED
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