DE3401498C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochtemperaturreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den bisher bekannten Bauformen von Kernreaktoren hat die druckführende Umschließung des Primärkreises eine Drucktrag­ funktion und eine Dichtfunktion, so daß die Freisetzung von Spaltprodukten an die Umgebung bei Normalbetrieb und bei Aus­ legungsstörfällen auf Werte begrenzt wird, die unterhalb der zulässigen Grenzen liegen.

Bei einigen Kernreaktortypen werden die Drucktragfunktion und die Dichtfunktion für den Primärkreis von einem einwandigen stählernen Druckbehälter übernommen. Der Verlust der Drucktrag­ funktion, der einem katastrophalen Versagen des Druckbehälters gleichkäme, wird bei diesen Kernreaktoren durch redundante Maß­ nahmen (d. h. Auslegung nach Basissicherheit, Qualitätskontrolle und betriebliche Überwachung) ausgeschlossen. Da unterstellt wird, daß Leck vor Bruch auftritt, ist als redundante Barriere gegen die Spaltproduktfreisetzung ein Sicherheitsbehälter er­ forderlich, der den Stahldruckbehälter umschließt. Damit ist die druckführende Umschließung des Primärkreises auch im Hin­ blick auf die Dichtfunktion versagenssicher. Ein Sicherheits­ behälter als redundante Barriere gegen Verlust der Dichtfunk­ tion ist vor allem deshalb erforderlich, weil das Reaktorkühl­ mittel einen hohen Aktivitätsinhalt hat. Kernreaktoren dieses Bautyps sind z. B. in der DE-AS 23 15 318 und der DE-OS 23 15 319 beschrieben.

Bei einem Hochtemperaturreaktor mit kugelförmigen Brennelemen­ ten sind neben den beiden bereits erwähnten Barrieren in den Brennelementen zwei weitere Barrieren gegen die Freisetzung von Spaltprodukten vorgesehen, die von dem Reaktordruckbehäl­ ter (mit Dichtfunktion und versagenssicherer Drucktragfunktion) und von dem Reaktorschutzgebäude (mit Dichtfunktion und Druck­ tragfunktion) gebildet werden. Der Reaktordruckbehälter kann aus Stahl oder Spannbeton, das Reaktorschutzgebäude aus Stahl oder Beton hergestellt sein.

Ein Kernreaktor dieses Bautyps ist z. B. aus der DE-OS 32 12 322 bekannt. Bei einer derartigen Anlage ist der bauliche Aufwand sehr hoch, denn das Reaktorschutzgebäude stellt nicht nur eine sicherheitstechnisch relevante Einschließung des Primärkreises dar, hat also gewissermaßen die Eigenschaft eines Sicherheits­ behälters, sondern es bildet gleichzeitig als bauliche Ein­ schließung des Reaktordruckbehälters und der Reaktorbetriebs­ einrichtungen die Schutzbarriere gegen Einwirkungen von außen.

Bei einem Hochtemperaturreaktor mit Spannbetondruckbehälter sind alle Komponenten des Primärkreislaufs in einer Kaverne (oder in mehreren Kavernen) des Spannbetondruckbehälters un­ tergebracht, der für die Montage und Demontage sowie teilwei­ se auch für die Aufnahme der Komponenten große Durchbrüche aufweist. Die dichte Umschließung des Primärkreises wird im Bereich dieser Durchbrüche mit Hilfe von Verschlußvorrichtun­ gen bewerkstelligt, die die Durchführungen druckfest und gas­ dicht abschließen. Eine Kernreaktoranlage mit einem Spannbe­ tondruckbehälter, der solche Durchbrüche und Verschlußvorrich­ tungen aufweist, ist in der DE-OS 31 41 734 dargestellt. Die Verschlußvorrichtungen bestehen jeweils aus einem Doppeldeckel aus Stahl, der in den betreffenden Durchbruch eingesetzt ist. Der innere Deckel bildet jeweils den Primärgasabschluß. Auch bei dieser Anlage muß ein dichtes Reaktorschutzgebäude vorhan­ den sein.

Aus der DE-OS 15 64 783 ist ebenfalls das Prinzip bekannt, als Sicherheitsabschluß für Kernreaktor-Druckbehälter Doppeldeckel zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Hochtempe­ raturreaktor des eingangs beschriebenen Bautyps auch im Bereich der Durchbrüche als eines Teils der druckführenden Umschließung des Primär­ kreises in allen Fällen sicherzustellen, daß auch bei Verzicht auf ein bisher als sicherheitstechnisch relevant angesehenes Reaktorschutzgebäude keine unzulässig hohen Werte an Spaltprodukten in die Umgebung gelangen können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Hochtemperaturreaktor der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einem Leck an dem inneren Deckel einer der Verschlußvorrich­ tungen wird das austretende Primärgas über das Filtersystem und durch den Abluftkamin an die Umgebung abgegeben, wobei die Spaltprodukte in dem Filtersystem zurückgehalten werden. In dem Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Deckel kann sich also kein nennenswerter Überdruck aufbauen, so daß der äußere Deckel auch im Hinblick auf die Dichtfunktion versagenssicher ist. Die äußeren Deckel, die die vierte Barriere bilden, sind daher ver­ gleichbar mit dem Sicherheitsbehälter der oben beschriebenen Kernreaktoranlage mit einem stählernen Reaktordruckbehälter.

Da Aktivität aus dem Primärkreis weder durch den Spannbeton­ druckbehälter noch durch die Verschlußvorrichtungen der Durch­ brüche in die Umgebung austreten kann, ist ein dichtes Sicher­ heitsgebäude nicht erforderlich, und die Aufgaben, das Primär­ gas versagenssicher einzuschließen und den Hochtemperaturreak­ tor vor Einwirkungen von außen zu schützen, können allein vom Spannbetondruckbehälter erfüllt werden. Der bauliche Mehrauf­ wand, der im wesentlichen bei den Verschlußvorrichtungen mit der Zwischenabsaugung zu leisten wäre, ist verhältnismäßig ge­ ring. Die Erfindung ermöglicht somit die Errichtung eines Hoch­ temperaturreaktors in sehr wirtschaftlicher Weise, da ein si­ cherheitstechnisch relevantes Reaktorschutzgebäude nicht er­ forderlich ist.

Gemäß Anspruch 2 kann der Spannbetondruckbehälter von einem Betongebäude umgeben sein, das architektonischen Einschluß der Einrichtungen des Hochtemperaturreaktors besorgt. Da die­ ses Gebäude nicht mit Aktivität aus dem Primärkreislauf bela­ stet wird, kann das Gebäude baulich einfach gestaltet sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Hochtempera­ turreaktors gemäß der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar ist der Hochtemperaturreaktor im Längsschnitt gezeigt.

Für die Erfindung nicht wesentliche Details sind in der Figur weggelassen.

Ein zylindrischer Spannbetondruckbehälter 1 weist eine zentrale Kaverne 2 auf, die mit einem metallischen Liner 3 ausgekleidet ist. In der Kaverne 2 ist ein Hochtemperaturreaktor 4 angeord­ net, dessen Kern von einer Schüttung kugelförmiger Brennele­ mente gebildet wird. Die Brennelemente bestehen aus in eine Graphitmatrix eingebetteten beschichteten Spaltstoffteilchen. Die Graphitmatrix und die Beschichtung stellen eine erste und eine zweite Barriere gegen die Freisetzung von Spaltprodukten dar.

Die Schüttung wird von oben nach unten von einem Kühlgas (He­ lium) durchströmt, wie in der Figur durch Pfeile angedeutet. Sie ist allseitig von einem Reflektor 5 umgeben, an den sich unten ein Heißgassammelraum 6 anschließt. Über Heißgaskanäle 7 steht der Heißgassammelraum 6 mit mehreren Dampferzeugern 8 in Verbindung, die um den Hochtemperaturreaktor 4 in der Kaverne 2 angeordnet sind. Mehrere Umwälzgebläse 9 fördern das kalte Kühlgas in den Reaktorkern zurück. Der Reflektor 5 ist von ei­ nem thermischen Schild 10 umschlossen, der auch Führungen zur Rückleitung des kalten Kühlgases begrenzt.

Der Spannbetondruckbehälter 1 weist in seinem Deckenbereich mehrere große Durchbrüche 11 auf, die je mit einer Verschluß­ vorrichtung 12 abgeschlossen sind. Die Umwälzgebläse 9 sind teilweise in diesen Durchbrüchen angeordnet, die der Montage und Demontage der Dampferzeuger 8 sowie weiterer Reaktorkompo­ nenten dienen. Jede Verschlußvorrichtung 12 besteht aus zwei übereinander angeordneten Stahldeckeln 13 und 14, von denen der innere Deckel 13 den Primärgasabschluß bildet.

Zwischen den beiden Deckeln 13, 14 jeder Verschlußvorrichtung 12 ist ein Zwischenraum 15 vorhanden, an den eine Rohrleitung 16 angeschlossen ist. Diese Rohrleitung, die größtenteils im Beton des Spannbetondruckbehälters 1 verlegt ist, steht über ein Filtersystem 17 zur Rückhaltung von Spaltprodukten mit einem Abluftkamin 18 in Verbindung. Um das Gefährdungspoten­ tial herabzusetzen, sind neben den Rohrleitungen 16 auch die Filtersysteme 17 in der Wandung des Spannbetondruckbehälters 1 angeordnet.

Anstelle eines üblicherweise vorgesehenen Reaktorschutzgebäu­ des, das die äußerste Barriere gegen Spaltproduktfreisetzung bildet, wird diese Funktion gemäß der Erfindung von dem Spann­ betondruckbehälter 1 erfüllt, dessen Liner 3 eine dritte Bar­ riere und dessen Betonkörper, der als extrem dichte Durchfluß­ begrenzung gilt, die vierte und äußerste Barriere darstellt. Der Spannbetondruckbehälter 1 besitzt somit zwei redundante Abdichtungen. Im Bereich der Durchbrüche 11 werden die dritte und die vierte Barriere von den inneren Deckeln 13 und den äu­ ßeren Deckeln 14 der Verschlußvorrichtungen 12 gebildet. Da beim Durchtritt von Leckage durch die inneren Deckel 13 in die Zwischenräume 15 infolge der Zwischenabsaugung über die Rohr­ leitungen 16 die äußeren Deckel 14, die für vollen Auslegungs­ druck dimensioniert sind, nicht nennenswert belastet werden, sind sie auch im Hinblick auf ihre Dichtfunktion versagenssi­ cher. Es ist daher kein dichtes Reaktorschutzgebäude erforder­ lich.

Claims (2)

1. Hochtemperaturreaktor mit kugelförmigen Brennelementen, die aus in eine Graphitmatrix eingebetteten beschichteten Spaltstoffteilchen bestehen, mit mehreren Barrieren gegen Spaltproduktfreisetzung, wobei die Beschichtung der Spalt­ stoffteilchen eine erste und die Graphitmatrix eine zweite Barriere bilden, und mit einem den Hochtemperaturreaktor einschließenden Spannbetondruckbehälter (1) als druckführende Umschließung, der innen mit einem metallischen Liner (3) aus­ gekleidet ist, wobei der Liner (3) und der Betonkörper des Spannbetondruckbehälters (1) zwei redundante Abdichtungen bilden und zwei weitere Barrieren darstellen, und der mehrere Durchbrüche (11) aufweist, die mit aus stählernen Dop­ peldeckeln (13, 14) bestehenden Verschlußvorrichtungen (12) abgedichtet sind, wobei zwischen den Doppeldeckeln (13, 14) jeweils ein Zwi­ schenraum (15) vorgesehen ist und die inneren Deckel (13) den Pri­ märgasabschluß bilden, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) die Zwischenräume (15) der Doppeldeckel (13, 14) sind jeweils an eine Rohrleitung (16) angeschlossen, die über ein Filtersystem (17) zur Rückhaltung von Spalt­ produkten Primärgasleckagen in einen Abluftkamin (18) abführt;
• b) die Rohrleitungen (16) sind bis zu ihrem Anschluß an den Abluftkamin (18) weitgehend in dem Beton des Spannbetondruckbehälters (1) verlegt;
• c) die Filtersysteme (17) sind ebenfalls innerhalb der Wandung des Spannbetondruckbehälters (1) installiert.

2. Hochtemperaturreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannbetondruckbehälter (1) von einem Betongebäude umgeben ist, das den architektonischen Einschluß der Einrich­ tungen des Hochtemperaturreaktors besorgt.