DE3626165A1 - Device for reducing possible accident consequences in nuclear electric power stations - Google Patents

Device for reducing possible accident consequences in nuclear electric power stations

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DE3626165A1
DE3626165A1 DE19863626165 DE3626165A DE3626165A1 DE 3626165 A1 DE3626165 A1 DE 3626165A1 DE 19863626165 DE19863626165 DE 19863626165 DE 3626165 A DE3626165 A DE 3626165A DE 3626165 A1 DE3626165 A1 DE 3626165A1
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Peter Dr Kafka
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/004—Pressure suppression
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
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Abstract

The invention relates to a device for reducing possible accident consequences in the case of a core meltdown accident in a nuclear electric power station having a pressurised water reactor. It is characterised in that there is set up at two spatially separated points a so-called safety station in which in each case special devices are installed via which overpressure building up in the containment vessel can be dumped manually into respectively assigned underground filter plants. In addition, according to the invention, there are provided in the safety stations measuring devices which can be used not only to dump the overpressure but also, as the case may be, to feed water or a purge or cover (blanket) gas into the containment vessel via feed nozzles. The achievement of the invention is to protect the containment vessel against bursting after a core meltdown accident, and thus that radioactive pollutants are not released spontaneously into the environment. It is possible, as the case may be, for thermodynamic or radiological protective measures to be carried out by feeding water or gas in the event of steam, a fire or H2 building up in the containment vessel.

Description

Gattung des AnmeldungsgegenstandesGenre of the object of registration

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß bei schweren Störfällen am Sicherheitsbehälter (SB) von Druckwasserreaktoren an zwei räumlich getrennten und von außen durch befugtes Personal zugänglichen Sicherheitsstationen, Handmaßnahmen durchgeführt werden können, die eine Innendruckbelastung des SB begrenzen und die ausströmende SB-Atmosphäre bestehend aus Dämpfen, Gasen oder Aersolen in eigens dafür vorgesehene drucklose Behältnisse leiten und dabei radioaktive Schadstoffe rückhalten. Die eigens vorgesehenen Behältnisse beinhalten geeignete Filterstoffe wie z. B. groben Sand und sind gegenüber der umgebenden Luft an geeigneten Stellen offen. Die Vorrichtung kann erfindungsgemäß ergänzt werden durch Anschlußstutzen und ein zugehöriges Rohrleitungssystem im SB zur Einleitung und Versprühung von Wasser oder eines Inertgases zum Zwecke des Auswaschens von Schadstoffen in der SB-Atmosphäre oder zur Brandeindämmung.The invention relates to a device which is characterized in that, in the event of serious accidents in the safety tank ( SB ) of pressurized water reactors, two safety stations which are spatially separate and accessible from outside by authorized personnel, manual measures can be taken which limit an internal pressure load on the SB and the outflowing SB -Direct the atmosphere consisting of vapors, gases or aerosols into specially designed non-pressurized containers and thereby retain radioactive pollutants. The specially designed containers contain suitable filter materials such as B. coarse sand and are open to the surrounding air at suitable points. The device can be supplemented according to the invention by connecting pieces and an associated piping system in the SB for introducing and spraying water or an inert gas for the purpose of washing out pollutants in the SB atmosphere or for fire containment.

Jede der beiden voneinander unabhängigen Sicherheitsstationen ist erfindungsgemäß auch dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Beachtung des Strahlenschutzes von Personen begangen werden kann und daß mindestens vier physikalische Messungen über den Zustand der Atmosphäre im SB in jeder Sicherheitsstation in geeigneter Weise Auskunft geben. Dies sind: Absolutdruck, Temperatur, radioaktive Strahlung und visuelles Bild.According to the invention, each of the two mutually independent security stations is also characterized in that it can be walked on while observing the radiation protection of persons and that at least four physical measurements provide suitable information about the state of the atmosphere in the self-service facility in each security station. These are: absolute pressure, temperature, radioactive radiation and visual image.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal der Sicherheitsstation insgesamt ist die sogenannte diversitäre (technisch andersartige) Konstruktion der sogenannten aktiven Komponenten, wie des Ablaßorganes und der oben angesprochenen Meßketten, sowie die autarke und von Hand mögliche Bedienbarkeit, um nach Stand von Wissenschaft und Technik eine möglichst hohe Zuverlässigkeit der Vorrichtung insgesamt zu erzielen. Another inventive feature of the security station as a whole is the so-called diverse (technically different) construction of the so-called active components, such as the discharge organ and the above addressed electrodes, as well as the self-sufficient and possible by hand Usability to the best possible according to the state of science and technology to achieve high reliability of the device as a whole.  

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eingeschränkt auf einen Einsatz für sogenannte Volldrucksicherheitsbehälter von Druckwasserreaktoren (kugelförmig oder zylindrisch), die definitionsgemäß keine Vorrichtung zur Druckreduktion im Falle einer Störung, wie z. B. Wasservorlagen oder Eisvorlagen, beinhalten.The device according to the invention is restricted to use for so-called full pressure containment of pressurized water reactors (spherical or cylindrical), which by definition is not a device for pressure reduction in the event of a malfunction, such as B. water or Ice sheets.

Stand der TechnikState of the art

Heutige Sicherheitsbehälter von Druckwasserreaktoren beinhalten die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht. Aus Risikostudien (z. B. /1/) ist jedem interessierten Fachmann bekannt, daß im Falle von schweren Kühlungsstörungen am Reaktorkern und aus deren Folge im Falle von Kernschmelzen sich im Sicherheitsbehälter im Laufe der Zeit ein Druckaufbau ergeben kann. Damit einhergehend kann die Atmosphäre im Sicherheitsbehälter radioaktive Schadstoffe beinhalten. Unabhängig oder in Verbindung mit solchen Ereignissen ist ein Brand im Sicherheitsbehälter möglich. Auch dabei kann sich ein Druckaufbau mit Schadstoffen in der Atmosphäre des Sicherheitsbehälters ergeben.Today's safety tanks of pressurized water reactors contain the device according to the invention not. From risk studies (e.g. / 1 /) is every interested specialist knows that in the case of severe Cooling faults on the reactor core and from their consequence in the case of Over time, pressure builds up in the containment can result. This can be accompanied by the atmosphere in the containment contain radioactive pollutants. Independently or in A fire in the containment is associated with such events possible. A pressure build-up with pollutants in the Atmosphere of the containment.

Kritikcriticism

Zur Verhinderung von schwerwiegenden weiteren Störfallauswirkungen auf die Umgebung der Kernkraftwerke durch Verlust des nur bis zum Auslegungsdruck druckfesten Sicherheitsbehälters sind zur Zeit ergänzende Maßnahmen im Gespräch /2/.To prevent serious further effects of accidents the area surrounding the nuclear power plants due to loss of only up to design pressure flameproof security containers are currently supplementary Measures under discussion / 2 /.

Aufgabetask

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ganz gezielt und einfach zu bedienend im Zeitbereich von Stunden nach einem Störfall im Rahmen von Notfallschutzmaßnahmen eingesetzt werden, um einen oben angesprochenen Druckaufbau im SB zu begrenzen, und damit ein unkontrolliertes Versagen des SB zu verhindern und deshalb Schadstoffe vor einem Entweichen in die Umgebung der Anlage in eigens vorgesehenen Behältnissen möglichst zurückzuhalten. Dies stellt unzweifelhaft einen hohen finanziellen und sicherheitstechnischen Gewinn gegenüber der Umgebung eines Kernkraftwerkes im Falle eines schweren Störfalls dar. The device according to the invention can be used in a targeted and simple manner in the time range of hours after an accident as part of emergency protection measures in order to limit the pressure build-up mentioned in the SB and thus prevent an uncontrolled failure of the SB and therefore contaminants from escaping into to keep the area around the system in specially designed containers if possible. This undoubtedly represents a high financial and safety gain compared to the surroundings of a nuclear power plant in the event of a major accident.

Lösungsolution

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Bild 1 beschrieben.The device according to the invention is described below with reference to Figure 1.

Am Druckkörper des Sicherheitsbehälters (Stahlkugel oder Spannbetonzylinder) wird an zwei geeigneten, aber räumlich getrennten Stellen jeweils eine sogenannte Sicherheitsstation angebaut (Position 1). Diese beinhaltet jeweils ein geeignetes Ablaßorgan (Stellglied), die über eine von Hand zu betätigende Hydraulik durch pumpen oder direkt über eine Mechanik durch drehen ein gezieltes Öffnen oder Schließen einer Durchdringungsöffnung geeigneten Durchmessers gestattet (Postition 2). Daneben beinhaltet jede Sicherheitsstation einen Anschlußstutzen geeigneten Durchmessers einschließlich einer nachgeschalteten Handarmatur über den entweder Wasser oder ein Inertgas (z. B. CO2) in den SB eingespeist werden kann (Position 3 und Position 4). Der Anschluß dieses Stutzens an geeignete Versorgungssysteme (z. B. Wasserpumpen oder Inertgasspeicher) erfolgt ad-hoc und störfallbezogen durch flexible Schlauchleitungen (Position 5). Das über die Anschlußstutzen eingespeiste Wasser oder Inertgas wird über ein im SB verlegtes Rohrleitungs- bzw. Verteilungssystem nach dem Grundsatz eines Sprinklersystems verteilt (Position 6). Strömungsmäßig gesehen hinter dem Ablaßorgan (vom SB aus gesehen) befinden sich geeignete oberirdische oder unterirdische Behältnisse, die im Falle eines Ablassens von SB-Atmosphäre das ausströmende Gemisch (Gas/Dampf/Aerosole) aufnehmen und nach einem Durchströmen durch geeignetes Filtermaterial wie z. B. groben Sand, ins Freie abgeben (Position 7). Zur gezielten und der jeweiligen Störfallsituation angepaßten Bewegung des Ablaßorgans (Stellgliedes) oder der Einspeisung von Wasser oder Inertgas dienen in jeder Sicherheitsstation angebrachte und aus einer Batterie gepufferten Stromversorgung gespeiste Meßgeräte. Die Meßgeräte erfassen erfindungsgemäß Druck, Temperatur, radioaktive Strahlungen. Daneben wird ein jeweils repräsentatives Raumbild aus dem SB in geeigneter Weise erfaßt und in der Sicherheitsstation dargestellt (Position 8).A safety station (position 1 ) is attached to the pressure body of the safety container (steel ball or prestressed concrete cylinder) at two suitable, but spatially separate locations. This includes a suitable drainage element (actuator) that allows a hydraulic to be operated by hand to pump or directly by means of a mechanism by turning to open or close a penetration opening of a suitable diameter (Item 2 ). In addition, each safety station contains a connection piece of a suitable diameter, including a downstream hand valve, via which either water or an inert gas (e.g. CO 2 ) can be fed into the SB (position 3 and position 4 ). This connection is connected to suitable supply systems (e.g. water pumps or inert gas storage) ad hoc and accidents-related using flexible hose lines (item 5 ). The water or inert gas fed in via the connecting piece is distributed via a piping or distribution system installed in the self-service system according to the principle of a sprinkler system (item 6 ). From a flow point of view, behind the discharge device (as seen from the SB ) there are suitable above-ground or underground containers which absorb the outflowing mixture (gas / steam / aerosols) in the event of a discharge of the SB atmosphere and, after flowing through a suitable filter material such as e.g. B. coarse sand, release into the open (position 7 ). Measuring devices installed in each safety station and powered by a battery-backed power supply are used for the targeted movement of the discharge element (actuator) or the feeding of water or inert gas, which is adapted to the respective accident situation. According to the invention, the measuring devices record pressure, temperature and radioactive radiation. In addition, a representative room image from the self-service area is captured in a suitable manner and displayed in the security station (position 8 ).

Wie schon erwähnt werden erfindungsgemäß die beiden Ablaßorgane und die beiden Meßgruppen in den beiden räumlich getrennten Sicherheitsstationen als die sogenannten aktiven Komponenten von ihrer Konstruktion bzw. dem physikalischen Meßprinzip her diversitär ausgeführt, um höchstmögliche Zuverlässigkeiten zu erzielen. Sinnvollerweise werden für die Ablaßorgane Öl-Hydraulik und reine Mechanik als bekannte Antriebsart für größere Stellglieder eingesetzt. Für die Messungen stehen nach dem Stand der Technik in ausreichendem Maß bereits diversitäre Meßprinzipien und die dazugehörigen Meßgeräte zur Verfügung.As already mentioned, the two discharge organs and the two measuring groups in the two spatially separate security stations than the so-called active components of their construction  or the physical measuring principle forth diversified to to achieve the highest possible reliability. It makes sense for the drain organs oil-hydraulic and pure mechanics as a known type of drive used for larger actuators. For the measurements are below the prior art to a sufficient extent already diverse measuring principles and the associated measuring devices.

Zur Betriebsweise mit Inertgas ist zu erwähnen, daß es erfindungsgemäß möglich ist, in einer Sicherheitsstation z. B. CO2 einzuspeisen und in der anderen über das Ablaßorgan SB-Atmosphäre abzulassen. Damit ist ein Betrieb im "Spülbetrieb", also ohne wesentlichen Druckaufbau möglich. Durch die erfindungsgemäß vom übrigen Kraftwerksbetrieb völlig entkoppelten zwei Sicherheitsstationen können diese während des Betriebes in geeigneter Weise auf ihre Funktionsbereitschaft getestet werden, um als sicherheitstechnisch geeignet angesehen werden zu können.For operation with inert gas, it should be mentioned that it is possible according to the invention, for. B. feed CO 2 and discharge in the other via the discharge element SB atmosphere. This enables operation in "flushing mode", that is, without substantial pressure build-up. As a result of the two safety stations which are completely decoupled from the rest of the power plant operation according to the invention, they can be suitably tested for their operational readiness during operation in order to be considered suitable for safety purposes.

Der erfindungsgemäß vorgesehene flexible und nur der Störfallsituation angepaßte Anschluß des SB an eine Wasser- oder Inertgasbespeisung stellt keine Einschränkung dar, da davon auszugehen ist, daß an großtechnischen Anlagen z. B. innerhalb einer Stunde oder länger geeignete Medienquellen verfügbar sind.The flexible connection of the SB to a water or inert gas supply, which is provided according to the invention and is only adapted to the accident situation, is not a restriction, since it can be assumed that large-scale plants, for. B. Suitable media sources are available within an hour or longer.

Sollten aufgrund verbindlicher Regeln und Richtlinien zum sicheren Absperren des SB nach außen hin bei Normalbetrieb der Anlage zwei hintereinander geschaltete Ablaßorgane bzw. Abschlußarmaturen (Position 2 und Position 4) von einer Genehmigungsbehörde gefordert werden, so ist festzustellen, daß solche sogenannte Redundanz-Ausbildungen keine Einschränkung des Inhaltes und des Einsatzes und damit keine Umgehung der Erfindung beinhalten.If, on the basis of binding rules and guidelines for securely shutting off the self-service to the outside during normal operation of the system, two discharge elements or end fittings (position 2 and position 4 ) connected in series are required by an approval authority, it must be ascertained that such so-called redundancy training is not a restriction the content and use and thus not circumvent the invention.

Erfindungsmäßig ist daran gedacht, geeignete Filterstoffe in Behältnissen mit chemischen Reagentien zu versehen, um in die Behältnisse eingetragene radioaktive Partikel, die verschiedene radioaktive Isotope verschiedener Elemente beinhalten, im Filtersystem auch möglichst chemisch zu binden. Entscheidungen zur Auswahl solcher Reagentien bzw. Additivs bedürfen nur einer Kostennutzungsüberlegung. According to the invention, suitable filter materials in containers are considered to be provided with chemical reagents to enter the containers radioactive particles, the various radioactive isotopes contain various elements, in the filter system if possible bind chemically. Decisions to choose such reagents or Additives only require a cost benefit consideration.  

Erzielbarer VorteilAchievable advantage

Die mit der Erfindung erzielbaren großen Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in einem zwar seltenen, aber physikalisch möglichen Kernschmelzfall mit Innendruckanstieg im Sicherheitsbehälter diese entscheidende Barriere zur Rückhaltung von radioaktiven Schadstoffen gegenüber der Umgebung funktionstüchtig erhalten werden kann. Das gezielte Ablassen von radioaktiven Schadstoffen in die dem Sicherheitsbehälter nachgeschalteten "offenen" Behältnisse erscheint gegenüber dem großen Vorteil nur als geringer Nachteil. Daneben ist ein teilweises mögliches Auswaschen, Spülen oder Inertisieren der inneren SB- Atmosphäre von außerhalb im Fall bestimmter Störfälle ein weiterer sicherheitstechnischer Vorteil.The great advantages that can be achieved with the invention consist in particular in the fact that in a rare but physically possible meltdown with an increase in internal pressure in the containment, this crucial barrier for the retention of radioactive pollutants from the environment can be maintained in a functional condition. The targeted discharge of radioactive pollutants into the "open" containers downstream of the safety container appears to be only a minor disadvantage compared to the great advantage. In addition, a partial possible washing out, rinsing or inerting of the inner self -service atmosphere from outside is another safety advantage in the event of certain faults.

  • Literatur /1/ Deutsche Risikostudie - Kernkraftwerke Verlag TÜV Rheinland, ISBN 3 - 921059-67-4, 1979
    /2/ SMiRT-8
    Transactions, Vol. J
    Brüssels, August 18-23, 1985
    Elesevier Science Publishers, B. V.
    Amsterdam, Holland    Literature / 1 / German risk study - Kernkraftwerke Verlag TÜV Rheinland, ISBN 3 - 921059-67-4, 1979
    / 2 / SMiRT-8
    Transactions, Vol. J
    Brussels, August 18-23, 1985
    Elesevier Science Publishers, BV
    Amsterdam, Holland

Bild 1: Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit dem Prinzip eines Sicherheitsbehälters eines Druckwasserreaktors Figure 1: Principle of the device according to the invention in connection with the principle of a safety container of a pressurized water reactor

  • Erklärung: 1 Brennstoff
    2 Brennstabhüllrohr
    3 Reaktordruckbehälter Prinzip des 4 Sicherheitsbehälter Sicherheits-Behälters 5 Stahlbetonhülle   Sicherheitsstation
      Ablaßorgan   Anschlußstutzen   Handarmatur Prinzip der erfin- Flexible Schlauchverbindung dungsgemäßen   Verteilungssystem Vorrichtung   Ablaßbehältnis   Meßgeräte    Explanation: 1 fuel
    2 fuel rod cladding
    3 reactor pressure vessel Principle of the 4 security vessel security vessel 5 reinforced concrete shell security station
    Discharge device connecting piece hand fitting principle of invented flexible hose connection distribution system according to the invention device drain container measuring devices

Claims (3)

Oberbegriff:Generic term: Vorrichtung für einen Sicherheitsbehälter eines Kernkraftwerkes zur Reduzierung von möglichen Störfallfolgen, Kennzeichnender Teil: Device for a security container Nuclear power plant to reduce possible Consequences of accidents, Characteristic part: 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei schweren Störfällen am Sicherheitsbehälter (SB) eines Druckwasserreaktors an zwei räumlich getrennten Stellen Handmaßnahmen durchgeführt werden können, die eine Innendruckbelastung des SB begrenzen und die ausströmende SB- Atmosphäre, bestehend aus Dämpfen, Gasen oder Aerosolen in eigens dafür vorgesehene, drucklose Behältnisse leiten und dabei mitgetragene radioaktive Schadstoffe zurückhalten. Oberbegriff des Unteranspruchs: 1. characterized in that during severe accidents on the safety container (SB) of a pressurized water reactor at two spatially separated points manual actions can be performed, which define an inner pressure load of the SB and the outflowing SB - atmosphere consisting of vapors, gases or aerosols in specially provided , conduct pressureless containers and retain radioactive pollutants that are carried along. Preamble of the dependent claim: 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ergänzend in den zwei eigens vorgesehenen und räumlich getrennten Sicherheitsstationen Stutzen angebracht sind, durch die in ein im SB verlegtes Rohrleitungssystem Wasser oder Inertgas von außen in den Sicherheitsbehälter eingebracht werden kann. Die Vorrichtung nach 1. und 2. ist dadurch gekennzeichnet, daß zu deren gezielten und störfallabhängigen Bedienung mindestens vier physikalische Messungen über den Zustand der Atmosphäre im SB in jeder Sicherheitsstation in geeigneter Weise Auskunft geben.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that additionally in the two specially provided and spatially separate security stations are attached, through which water or inert gas can be introduced from the outside into the safety container in a piping system installed in the SB . The device according to 1. and 2. is characterized in that at least four physical measurements on the state of the atmosphere in the self-service facility in each safety station provide suitable information for its targeted and accident-dependent operation.
DE19863626165 1986-08-01 1986-08-01 Device for reducing possible accident consequences in nuclear electric power stations Withdrawn DE3626165A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791172A1 (en) * 1999-03-17 2000-09-22 Franz Jos Urdl PROTECTION SYSTEM FOR NUCLEAR POWER PLANT

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2791172A1 (en) * 1999-03-17 2000-09-22 Franz Jos Urdl PROTECTION SYSTEM FOR NUCLEAR POWER PLANT

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