DE3425144C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine in der Kaverne eines Druckbehälters angeordnete Kernreaktoranlage mit einem Kernreaktor, dessen von einem thermischen Seitenschild umgebener Kern von oben nach unten von einem Kühlgas durchsetzt wird, mit mehreren Hauptkreisläufen, die innerhalb des Druckbehälters je einen Wärmetauscher und ein Gebläse sowie zwei Gaskanäle zur Verbindung dieser Komponente mit dem Reaktorkern enthalten, und mit mehreren an ein externes Kühl­ wassersystem angeschlossenen Hilfskreisläufen zur Nachwärmeabfuhr, wobei jeder Hilfskreislauf durch zwei Gaskanäle an den Reaktorkern angeschlossen und mit einem Gebläse versehen ist und wobei der Kühlgasstrom vom Reaktorkern zum Wärmetauscher absperrbar ist.

Eine derartige Kernreaktoranlage ist aus der DE 32 26 300 A1 be­ kannt. Bei dem dortigen Hilfskreislauf kann bei einem zu unter­ stellenden Rohrreißer im Wärmetauscher eine große Wassermenge (bis zu einigen m³) in den Reaktorkern gelangen. Ein derart beschädig­ ter Wärmetauscher muß umgehend abgeschaltet werden und steht dann nicht für die Nachwärmeabfuhr zur Verfügung.

Ferner ist aus der DE 29 03 857 A1 eine Wärmetauscher zur Nachwär­ meabfuhr bekannt, der mit Doppelrohren ausgestattet ist. Auch hier ist bei einem Schaden an einem Rohr ein Abschalten des Wärmetau­ schers erforderlich.

Es stellt sich die Aufgabe, eine Kernreaktoranlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei einer Rohrbeschädigung im Wärmetauscherrohrbündel wenig Kühlmedium in das Primärkühlmittel gelangt und der Wärmetauscher trotzdem weiterbetrieben werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß jeder Hilfskreislauf ein Bündel voneinander unabhängiger, paralleler Wärmerohre aufweist, daß der wärmeaufnehmende Teil der Wärmerohre in dem absperrbaren Kühlgasstrom angeordnet ist und daß der wär­ meabgebende Teil der Wärmerohre jedes Bündels in einem über dem Druckbehälter befindlichen, mit Wasser gefüllten Behälter endet, an den das Kühlwassersystem angeschlossen ist.

Gegenüber den bekannten Kernreaktoranlagen weist die Anlage gemäß der Erfindung den Vorteil auf, daß die Einrichtungen zur Nachwär­ meabfuhr eine hohe Verfügbarkeit besitzen. Diese resultiert er­ stens daraus, daß bei einem zu unterstellenden Rohrreißer nur eine begrenzte geringe Menge Wasser in den Reaktorkern gelangen kann (wodurch zudem eine aufwendige Leckage-Überwachungseinrichtung entbehrlich ist) und zweitens aus dem Umstand, daß bei einem Leck in einem Wärmerohrbündel nur ein Wärmerohr betroffen und die Nach­ wärmeabfuhr somit nicht beeinträchtigt wird. Das heißt, ein aus unabhängigen einzelnen Wärmerohren bestehendes Bündel verfügt über einen hohen Redundanzgrad. Demgegenüber ist bei Auftreten eines Lecks in einem Wärmetauscher nach dem Stand der Technik der ganze Hilfskreislauf betroffen.

Gemäß einer Weiterbildung sind die Behälter mit mindestens einer Verdampfungsleitung für das Wasser ausgerüstet und enthalten eine genügend große Wasservorlage, die bei Ausfall des externen aktiven Kühlwasserkreislaufs durch Verdampfung für eine bestimmte Zeit die Nachwärme abführen kann. In einem Notfall ist also die Nachwär­ meabfuhr ohne aktive Komponenten möglich.

Sind bei der erfindungsgemäßen Kernreaktoranlage die Wärmetauscher der Hauptkreisläufe in einem von der Kavernenwand und dem thermi­ schen Seitenschild gebildeten Ringraum untergebracht, so ist es vorteilhaft, den wärmeaufnehmenden Teil der Wärmerohrbündel eben­ falls in dem Ringraum anzuordnen. Der Teil der Wärmerohre, der die aufgenommene Wärme zu dem wärmeabgebenden Teil transportiert, wird bündelweise je in einem in der Druckbehälterdecke befindlichen vertikalen Durchbruch installiert.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert.

Dabei zeigt die

Fig. 1 eine Kernreaktoranlage im Längsschnitt mit einem Hochtem­ peraturreaktor und einer Nachwärmeabfuhreinrichtung in der bisher üblichen Bauweise und

Fig. 2 eine Kernreaktoranlage mit den Merkmalen der Er­ findung.

Die Fig. 1 läßt einen Spannbetondruckbehälter 1 erkennen, der eine zentrale Kaverne 2 aufweist. In der Kaverne 2 ist ein von einem thermischen Deckenschild 4, einem thermischen Seiten­ schild 5 und einem thermischen Bodenschild 6 umgebener Hochtem­ peraturreaktor 3 mit einer Schüttung 7 kugelförmiger Brennele­ mente installiert. Die Schüttung 7 wird von oben nach unten von einem Kühlgas durchsetzt.

Die Wand der Kaverne 2 und der thermische Seitenschild 5 begren­ zen einen Ringraum 8, in dem - gleichmäßig um den Hochtempera­ turreaktor 3 verteilt - beispielsweise acht Wärmetauscher 9 vor­ gesehen sind, denen je ein Gebläse 10 zugeordnet ist. Die Wärme­ tauscher 9, von denen nur einer gezeigt ist, sind je über einen Heißgaskanal 11 mit einem unterhalb der Schüttung 7 befindlichen Heißgassammelraum 12 verbunden. Jeder Wärmetauscher 9 ist über eine Speisewasserleitung 13 mit einer Speisewasserpumpe 14 ver­ bunden; über je eine Frischdampfleitung 15 wird der erzeugte Dampf aus den Wärmetauschern 9 abgeführt. Die zugeordneten Ge­ bläse 10 sind je ein einem vertikalen Durchbruch 16 in der Decke des Spannbetondruckbehälters 1 installiert.

Neben den jeweils aus einem Wärmetauscher 9 und einem Gebläse 10 bestehenden acht Hauptkreisläufen weist die Kernreaktoranlage noch zwei Hilfskreisläufe zur Nachwärmeabfuhr auf. Diese umfas­ sen jeweils einen Hilfswärmetauscher 17 und ein Hilfsgebläse 18. Während die Hilfswärmetauscher 17 zwischen den Wärmetauschern 9 in dem Ringraum 8 angeordnet sind, befinden sich die Hilfsgeblä­ se 18 jeweils in einem vertikalen Durchbruch 19 im Boden des Spannbetondruckbehälters 1. Die Hilfsgebläse 18 weisen Absperr­ klappen auf (nicht dargestellt). Für den Ein- und Ausbau der Hilfswärmetauscher 17 sind über ihnen in der Decke des Spannbe­ tondruckbehälters 1 ebenfalls vertikale Durchbrüche 20 vorgese­ hen. Ober einen Heißgaskanal 21 steht jeder Hilfswärmetauscher 17 mit dem Heißgassammelraum 12 in Verbindung. Es ist nur einer der beiden Hilfskreisläufe dargestellt.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ist jeder Hilfswärmetauscher 17 an einen Zwischenkühlwasserkreislauf 22 angeschlossen, und zwar über Leitungen 23 und 24. Jedem Zwischenwasserkreislauf 22 gehö­ ren noch eine Umwälzpumpe 25 und ein Zwischenkühler 26 an; in letzterem gibt das in dem Kreislauf 22 umgewälzte Wasser seine Wärme an einen zweiten Kreislauf, den Nebenkühlwasserkreislauf 27, ab. Jeder Nebenkühlwasserkreislauf 27 enthält eine Umwälz­ pumpe 28 und einen Naßkühlturm 29. In letzterem wird die aus dem Kernreaktor 3 abgeführte Wärme an die Umgebung abgegeben.

Die Fig. 2 zeigt eine Kernreaktoranlage die - bis auf die Ein­ richtungen zur Nachwärmeabfuhr - der Anlage der Fig. 1 ent­ spricht. Für die gleichen Bauteile sind hier die gleichen Bezugs­ ziffern verwendet. Auch hier sind zwei Hilfskreisläufe für die Nachwärmeabfuhr vorgesehen.

Anstelle des Hilfswärmetauschers 17 enthält jeder Hilfskreislauf ein Bündel 30 parallel angeordneter und voneinander unabhängiger Wärmerohre 31, deren wärmeaufnehmender Teil 32 in einem mittels der Absperrklappe des betreffenden Hilfsgebläses 18 absperrbaren Kühlgasstrom in dem Ringraum 8 angeordnet ist. Der wärmeabgeben­ de Teil 33 der Wärmerohre 31 jedes Bündels ist in einem mit Was­ ser gefüllten Behälter 34 installiert, der oben auf den Spannbe­ tondruckbehälter 1 aufgesetzt ist. Der dem Wärmetransport die­ nende Teil 35, also das Verbindungsstück zwischen den Teilen 33 und 32, befindet sich bei jedem Bündel 30 in einem der vertika­ len Durchbrüche 20.

Als Wärmesenke ist für jedes Wärmerohrbündel 30 ein externes Kühlwassersystem 36 vorgesehen, in dem mittels einer Umwälzpumpe 37 Kühlwasser umgewälzt wird und das an den Behälter 34 ange­ schlossen ist. Zur Rückkühlung des umlaufenden Wassers verfügt das Kühlwassersystem 36 über einen Naßkühlturm 38.

Aus jedem Behälter 34 tritt mindestens eine Verdampfungsleitung 39 aus, die mit einem Sicherheitsventil 40 ausgerüstet ist. Bei einer hinreichend großen Wasservorlage in den Behältern 34 kann durch die Leitungen 39 bei Ausfall des aktiven Kühlwassersystems 36 für einen bestimmten Zeitraum die Nachwärme durch Verdampfung abgeführt werden. Es ist damit möglich, die Nachwärme auch ohne aktive Komponenten wie die Umwälzpumpen 37 abzuführen.

Claims (3)

1. In der Kaverne (2) eines Druckbehälters (1) angeordnete Kernreaktoranlage mit einem Kernreaktor (3) dessen von einem thermi­ schen Seitenschild (5) umgebener Kern von oben nach unten von ei­ nem Kühlgas durchsetzt wird, mit mehreren Hauptkreisläufen, die innerhalb des Druckbehälters je einen Wärmetauscher (9) und ein Gebläse (10) sowie zwei Gaskanäle zur Verbindung dieser Komponenten mit dem Reaktorkern enthalten, und mit mehreren an ein externes Kühlwassersystem (36) angeschlossenen Hilfskreisläufen zur Nach­ wärmeabfuhr, wobei jeder Hilfskreislauf durch zwei Gaskanäle an den Reaktorkern angeschlossen und mit einem Gebläse (18) versehen ist, und wobei der Kühlgasstrom vom Reaktorkern zum Wärmetauscher (9) ab­ sperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hilfskreislauf ein Bündel (30) voneinander unabhängiger, paralleler Wärmerohre (31) aufweist, daß der wärmeaufnehmende Teil (32) der Wärmerohre (31) in dem absperrbaren Kühlgasstrom angeordnet ist, und daß der wärmeabgebende Teil (33) der Wärmerohre (31) jedes Bündels (30) in einem über dem Druckbehälter (1) befindlichen, mit Wasser gefüll­ ten Behälter (34) endet, an den das Kühlwassersystem (36) ange­ schlossen ist.

2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus jedem Behälter (34) mindestens eine Verdampfungsleitung (39) austritt, die mit einem Sicherheitsventil (40) versehen ist.

3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Wär­ metauscher (9) in einem von der Kavernenwand und dem thermischen Seitenschild (5) gebildeten Ringraum (8) untergebracht sind, da­ durch gekennzeichnet, daß der wärmeaufnehmende Teil (32) der Wär­ merohrbündel (30) ebenfalls in dem Ringraum (8) angeordnet ist, und daß der dem Wärmetransport dienende Teil (35) jedes Bündels (30) jeweils in einem in der Druckbehälterdecke befindlichen ver­ tikalen Durchbruch (20) installiert ist.