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Siedewasserreaktor
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Die Erfindung betrifft einen Siedewasserreaktor mit einem Reaktordruckbehälter,
der in einer Sicherheitshülle eingeschlossen und über eine Abblaseleitung mit einer
Kondensationskammer verbunden ist, die Wasser zum Niederschlagen von Dampf enthält.
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Das Niederschlagen des Dampfes unterscheidet Siedewasserreaktoren
von Druckwasserreaktoren, weil der im Siedewasserreaktor erzeugte Dampf Aktivitätsträger
sein kann, so daß er im Gegensatz zu dem Dampf eines Druckwasserreaktors nicht ohne
weiteres ins Freie abgegeben werden kann. Deshalb hat man sich auch bisher bemüht,
die Kondensationskammer ebenso wie den Reaktordruckbehälter mit der Sicherheitshülle
zu umschließen.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den baulichen Aufwand für
Siedewasserreaktoren der oben genannten Art zu verringern. Ziel ist dabei letztlich
ein Siedewasserreaktor,
der bei verhältnismäßig kleiner Leistung
so billig herzustellen ist, daß er auch in Entwicklungsländern eingesetzt werden
kann. Die neue Bauweise soll selbstverständlich keine Einbuße an Sicherheit zur
Folge haben.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kondensationskammer außerhalb
der SicherheitshUlle liegt und daß die Abblaseleitung im Bereich zwischen der Kondensationskaaer
und der Sicherheitshülle mit einem gasdichten Roher mit Abstand umgeben ist.
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Die Erfindung ergibt den Vorteil, daß die Sicherheitshülle wesentlich
kleiner sein kann, als wenn die Kondensationskammer mit eingeschlossen wäre. Sie
kann deshalb auch unter Umständen zur Baustelle transportiert werden, so daß dort
nur noch in geringem Umfang Arbeiten auszuführen sind. Zugleich ist durch den Einschluß
der Abblaseleitung in einem gasdichten Rohr dafür gesorgt, daß ein Entweichen von
Radioaktivität vermieden wird, denn das Rohr bildet sozusagen eine Verlängerung
der Sioherheitshülle, die in die getrennt angeordnete Kondensationskammer führt.
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Besonders günstig ist es, wenn das Rohr von der Sicherheitshülle in
das Wasser der Kondensationskammer führt.
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In diesem Fall kann auch das bei einem Bruch der Rohrleitung oder
des Reaktordruckbehälters entstehende radioaktive Dampf- oder Dampfwassergemisch
unmittelbar mit dem zur Kondensation dienenden Wasser in Berührung gebracht werden.
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Vorteilhaft ist ferner, wenn die Kondensationskammer oberhalb des
Reaktordruckbehälters liegt und eine von
ihrer Unterseite zum Reaktordruckbehälter
führende Leitung aufweist, die ebenfalls von einem gasdichten Rohr umgeben ist und
ein Absperrorgan aufweist. Hier kann man den Wasserinhalt der Kondensationskammer
zur Notkühlung des Siedewasserreaktors heranziehen, ohne daß dazu Pumpen benötigt
werden. Es ist lediglich das Absperrorgan, das zum Beispiel die Form eines Ventils
oder einer Reihenschaltung zweier Ventile aufweist, zu öffnen, um einen Kühlmittelkreislauf
durch Thermosiphonwirkung in Gang zu bringen.
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Zur Erhöhung der Sicherheit kann man die aus der Kondensationskammer
führende Leitung so ausbilden, daß sie bis zu einem für die Kondensation mindestens
erforderlichen Wasserstand über die Unterseite der Kondensationskammer hinausragt.
Damit wird sichergestellt, daß eine minimale Wassermenge auch bei einem freien Abfluß
durch die Leitung immer vorhanden ist. Die Kondensation des Dampfes wird also durch
die sonstigen KUhlwirkungen nicht in Frage gestellt.
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Das Wasservolumen der Kondensationskammer ist vorteilhaft mehrfach
größer als das Volumen des Reaktordruckbehälters. Insbesondere kann es so groß sein
wie der freie Raum im Inneren der Sicherheitshülle. Damit ist das Volumen der Sicherheitshülle
abzüglich der darin untergebrachten Einrichtungen gemeint, insbesondere also des
Reaktordruckbehälters.
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Die Kondensationskammer kann mit dem Reaktordruckbehälter über einen
Nachkühler und eine Nachkühlpumpe verbunden sein. Man erreicht damit den Vorteil,
daß für das Nachkühlen ein großer Wasservorrat zur Verfügung steht, ohne daß auf
besondere Baulichkeiten oder Becken
zurückgegriffen werden muß,
die ja wiederum gegen Entweichen von Radioaktivität zu schützen wAren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Sicherheitshülle,
Kondensationskammer und Rohr als selbsttragende Stahlkörper ausgebildet. Sie können
dann ohne umfangreiche Bauarbeiten am Aufstellungsort montiert werden und man vermeidet
viele Schwierigkeiten, die sich sonst aus der Lage des Aufstellungsortes zum Beispiel
in Wüstengebieten oder in tropischem Klima ergeben können Die selbsttragenden Stahlkörper
kann man mit einfachen Stahlgerüsten zu dem gewünschten Kernkraftwerk zusammensetzen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegenden
Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in Fig. 1 in Form einer schematisch
vereinfachten Darstellung und in Fig. 2 in einem Vertikalschnitt durch ein Kernkraftwerk
mit einem Siedewasserreaktor gezeichnet ist.
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Der Reaktordruckbehälter 1 ist ein Stahlgefäß, das den Reaktorkern
2 umschließt, der in bekannter Weise aus einzelnen Brennelementen zusammengesetzt
ist. Der Kern 2 ist im unteren Bereich eines Kernmantels 3 angeordnet, der einen
Ringraum für einen inneren Kühlwasserumlauf begrenzt. In dem Ringraum ist bei 9
ein Flüssigkeitsspiegel angedeutet, der den Ktihlwasserstand bezeichnen soll.
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Der Reaktordruckbehälter 1 besitzt in seinem oberen Bereich eine Flanschverbindung
4, mit der ein lösbarer Deckel 5 befestigt ist. Auf dem Deckel 5 sitzen Steuerstabantriebe
6, die über Stangen 7 Steuerstäbe 8 mit
neutronenabsorbierendem
Material und kreuzförmigem Querschnitt mehr oder weniger tief in den Reaktorkern
2 eintauchen lassen.
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Das durch die Wärme des Reaktorkerns 2 verdampfte EUhlwasser gelangt
im Normalbetrieb über eine Dampfleitung 10 in einen Dampfumformer 11, dessen Sekundärkreis
mit den Leitungen 12 und 13 eine nicht dargestellte Turbine zum Antrieb eines Generators
treibt. Die RUcklaufleitung 15 für Kondensat ist ebenso wie die Dampf leitung 10
im Bereich einer stählernen Sicherheitshülle 16, die den Reaktordruckbehälter 1
einschließt, mit Isolierventilen 17 und 18 versehen.
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Von der Rückleitung 15 zweigt eine Leitung 20 ab, die zu einem giihlwasserreinigungssystem
21 führt. Aus diesem kann Kondensat über eine Pumpe 22 und eine Leitung 23, die
ebenfalls mit Isolierventilen 17, 18 ausgerüstet ist, in den Reaktordruckbehälter
1 zurUckgespeist werden. Deshalb kann mit Hilfe eines RegelvenlLls 24 in der Leitung
15 der Wasserstand im Reaktordruckbehälter 1 mehr oder weniger hoch eingestellt
werden.
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An die Dampfleitung 10 sind Sicherheitsventile 25 angeschlossen, deren
Abblaseleitungen 26 von einem Rohr 27 umgeben sind und in eine Kondensationskammer
28 führen.
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Die Kondensationskammer 28 ist etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt,
wie der Wasserstand 29 zeigt.
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Von der Unterseite der Kondensationskammer 28 führt eine Leitung 30
zum Reaktordruckbehälter 1, über die der Wasservorrat bis zu der durch das obere
Ende der Leitung 30 bestimmten Höhe in den Druckbehälter durch
Schwerkraft
eingespeist werden kann. Die Leitung 30 ist im Bereich zwischen der Sicherheitshülle
16 und der Kondensationskammer 28 mit einem gasdichten Rohr 31 umschlossen. Sie
enthält zusätzlich zu Isolationsventilen 17, 18 im Bereich der Sicherheitshülle
Stellventile 32.
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Eine weitere Leitung 33, die zur Nachwärmeabfuhr dient, führt über
einen Nachwärmekühler 34 und eine Pumpe 35 zu einer Sammelleitung 36, die über Ventile
37 in die Kondensationskammer mündet. Ein Verbindungsstück 38 mit einem Ventil 39
macht es möglich, daß auch Wasser aus der Kondensationskammer 28 über den Nachwärmekühler
34 geführt und damit gekühlt wird.
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Mit einer weiteren Leitung 40, die an den Reaktordruckbehälter 1 angeschlossen
ist und hinter der Pumpe 35 in die Leitung 36 mündet, können die Sicherheitsventile
25 umgangen werden, so daß Dampf oder FlUssigkeit aus dem Reaktordruckbehälter in
direktem Kreislauf gekühlt zurückgeleitet wird.
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Die Fig. 2 zeigt, daß das Kernkraftwerk mindestens in seinem oberen
Bereich ein Stahlfachwerkbau 45 ist.
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Er enthält, wie rechts von der Schnittlinie 46 gezeichnet ist, einen
Portalkran 47. Dieser übergreift auch eine Lademaschine 48, die zum Auswechseln
von Brennelementen vorgesehen ist und über einen flutbaren Beckenraum 50 führt.
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Die maßstäbliche Fig. 2 läßt ferner erkennen, daß die Kondensationskammer
28, die als selbstträgender Stahlkörper ausgebildet ist, oberhalb des Reaktordruckbehälters
1 auf einem Stahlsockel 52 ruht. Der Stahl-
körper ist ein Zylinder
mit dem aus der Fig. 2 ersichtlichen Querschnitt und einer Länge, die etwa doppelt
so groß wie der Durchmesser des Querschnittes ist.
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Damit ist ihr Volumen (Gesamtvolumen 4 000 m3, Wasserfüllung 2 000
m3) mehrfach größer als das Volumen des Reaktordruckbehälters 1 (freies ReaktordruckbehElter-Volumen
ca. 170 m3, mittleres Wasservolumen ca.120 m3).
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Die Sicherheitshülle 16 ist ebenfalls als selbsttragender Stahikörper
in Form eines Zylinders mit halbkugelförmigen Enden (Volumen der Sicherheitshülle
ca.3 000 m3, freies Volumen der Sicherheitshülle ca.2 000 m3) freistehend ausgeführt
und nur an ihrer Unterseite mit einem Betonsockel 54 abgestützt. Die weiteren im
Beton ausgeführten Baulichkeiten 55 sind im wesentlichen zum Zwecke der Strahlenabschirmung
vorgesehen und dienen zur Aufnahme von Neben- und Hilfsanlagen, wie Abwasserreinigung,
Belüftung usw..
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8 Patentansprüche 2 Figuren