DE3637845A1 - Kernreaktor mit einer sicherheitshuelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kernreaktor mit einer Sicher­ heitshülle zum Einschließen von Aktivitätsträgern und mit einem Berstschutz im Form einer Auslaßöffnung, die mit einem Filter zum Auffangen von Aktivitätsträgern in Verbindung steht.

Ein solcher Kernreaktor ist z.B. aus der DE-PS 26 34 356 be­ kannt. Er besitzt als Sicherheitshülle eine Stahlkugel, die von einem Betongebäude umschlossen ist. In dem Betongebäude sind Auslaßöffnungen vorgesehen, die mit einem Überdruckven­ til absperrbar sind. Von den Auslaßöffnungen führen Leitungen in bestimmte Bereiche innerhalb eines Erdhügels, der sich über dem Betongebäude erhebt. Dort soll eine Schüttung aus grobem Kies eine Filterung und Kondensation von Dampf be­ wirken, wenn es im Inneren des Betongebäudes zu einer Störung kommt, die die Berstfestigkeit zu überschreiten droht. Von der Sicherheitshülle gehen ebenfalls Auslaßleitungen aus, in denen Sicherheitsventile für einen bestimmten Ansprechdruck sorgen. Die Auslaßleitungen führen entweder in das Betonge­ bäude oder unmittelbar in die außerhalb des Betongebäudes liegende Kiesschicht, damit ohne Beeinträchtigung des Ring­ raumes zwischen der Sicherheitshülle und dem Betongebäude eine Druckentlastung für die Sicherheitshülle geschaffen werden kann.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Entlastung der Sicherheitshülle auch für den Fall zu ermöglichen, daß für die Aufnahme des Auslaßmediums aus der Sicherheitshülle kein Erdhügel zur Verfügung steht, der eine weiträumige Verteilung gestattet, sondern nur ein Filter mit einem viel kleineren Aufnahmevermögen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zwischen der Auslaßöff­ nung und dem Filter eine Strahlpumpe liegt, mit der das Aus­ laßmedium aus der Sicherheitshülle mit einem Verdünnungsmit­ tel vermischt wird.

Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, daß mit der Erfindung eine Verbesserung der Filterwirkung erreicht werden kann, ob­ wohl das zu filternde Volumen durch das Verdünnungsmittel vergrößert wird. Dies liegt daran, daß mit Hilfe des Verdün­ nungsmittels die Beanspruchungen des Filters durch Druck Tem­ peratur usw. so verringert werden können, daß man trotz größerer Durchsätze mit einem kleineren Filtervolumen aus­ kommt. Zum Beispiel kann man durch den Zusatz von angesaugter Atmosphärenluft die H₂/O₂-Konzentration im Auslaßmedium re­ duzieren, so daß eine Explosionsgefahr vermieden wird. Dabei kann man durch die Wahl des Verdünnungsmittels auch die Filtereigenschaften verbessern. Insbesondere kann die Rück­ haltung von Aerosolen durch ein Verdünnungsmittel verbessert werden, das zu größeren Aerosolpartikeln führt.

Die Saugseite der Strahlpumpe kann vorteilhaft mit einer Armatur zum Ansaugen des Verdünnungsmittels verbunden sein. Geeignete Armaturen sind insbesondere Rückschlagklappen oder eigenmediumgesteuerte Absperrventile, die ohne Fremdmedium wirksam werden. Mit den Armaturen wird vermieden, daß die Saugseite der Strahlpumpe einen Pfad darstellt, durch den das Filter vorzeitig beansprucht oder verschmutzt wird.

Die Strahlpumpe kann vorteilhaft mit einer H₂O₂-Rekombina­ tionseinrichtung in Verbindung stehen. Mit einer solchen Rekombinationseinrichtung wird bekanntlich Wasserstoff ge­ steuert oxidiert, so daß keine Knallgasexplosionen zu be­ fürchten sind.

Die Strahlpumpe kann ferner aus einem Flüssigkeitsreservoir gespeist werden. Damit ist eine Flüssigkeitsquelle gemeint, aus der beim Arbeiten der Strahlpumpe dem Auslaßmedium eine Flüssigkeit gegebenenfalls in Form Nebel, Dampf oder der­ gleichen zugesetzt wird. Das Flüssigkeitsreservoir kann auch ein der Strahlpumpe nachgeschalteter Kondensatabscheider sein. Der Abscheider kann besonders dann vorteilhaft sein, wenn durch die Wasserstoffumsetzung mit einer Rekombinations­ einrichtung die Feuchtigkeit des Auslaßmediums vergrößert wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben, die in den Fig. 1 bis 5 in Form von vereinfachten Schaltbildern darge­ stellt sind.

In Fig. 1 ist mit 1 die Sicherheitshülle eines Druckwasserreak­ tors bezeichnet, die in bekannter Weise als Stahlkugel ausge­ führt ist. Die Sicherheitshülle umschließt das Primärsystem eines Druckwasserreaktors für z.B. 1300 MW _e . Dazu gehören auch nicht dargestellte Dampferzeuger, mit denen eine thermi­ sche Leistung von etwa 4000 MW als Dampf in eine Maschinen­ halle geliefert wird, die neben der Sicherheitshülle angeord­ net ist. Die Sicherheitshülle 1 ist mit einem dickwandigen Betongebäude umgeben, so daß wie bei dem Druckwasserreaktor nach der DE-PS 26 34 356 ein zweiter Einschluß gegeben ist, der hier nicht betrachtet wird.

Im Inneren der Sicherheitshülle sitzt eine Berstmembran 2. Sie bildet eine Auslaßöffnung, die bei einem bestimmten Über­ druck öffnet. Von dort führt über eine Durchführung 3 eine Auslaßleitung 4 aus der Sicherheitshülle, mit der Auslaßme­ dium 5, z.B. Dampf und Gase, abgeführt werden können.

Die Auslaßleitung 4 führt über ein Absperrventil 7, das z.B. zu Wartungs- und Reparaturzwecken geschlossen werden kann, zu einer Strahlpumpe 8. Die in bekannter Weise ausgebildete Strahlpumpe 8 hat z.B. einen Durchsatz von 10 000 m³/h und arbeitet mit einem Differenzdruck von 5 bar. Der Strahlpum­ pe 8 nachgeschaltet ist eine Aktivitätsrückhalteeinrichtung 10. Sie umfaßt als Filtermaterial 11 in einem Gehäuse 12 insbesondere eine Kies- oder Sandschüttung. Der Einlaß in das Gehäuse 12 ist als Düse 14 ausgebildet und liegt oberhalb der Filtermasse 11. Vom unteren Ende des Gehäuses 12 führt eine Leitung 15 in einen Kamin 16.

An die Saugseite 20 der Strahlpumpe 8 ist eine Leitung 21 für ein Verdünnungsmittel angeschlossen. Als Verdünnungsmittel wird bei diesem Ausführungsbeispiel die durch den Pfeil 22 an­ gedeutete Umgebungsluft verwendet. Die Luft wird über Armatu­ ren 23 in die Saugseite 20 der Strahlpumpe 8 mit einem Unter­ druck von z.B. 0,1 bar und einem Volumenstrom von 10 000 m³/h angesaugt. Als Armaturen 23 sind beim Ausführungsbeispiel einmal zwei in Reihe liegende Rückschlagklappen 24 darge­ stellt, denen ein normalerweise geöffnetes Absperrventil 25 nachgeschaltet ist. Als Alternative sind außerdem zwei eigen­ betätigte Absperrventile 26 gezeichnet, die ebenfalls in Reihe liegen. Die Betätigung der Ventile 26 ist mit der Wirkungslinie 27 gestrichelt angedeutet.

Mit der Verdünnung wird eine Abkühlung des Auslaßmediums 5 erreicht, die die Filterwirkung begünstigt. Zugleich wird die Konzentration von gegebenenfalls vorhandenem Wasserstoff unter die Zündkonzentration von 4% herabgesetzt. Der Filter 10 und die nachgeschaltete Leitung 15 braucht deshalb nicht für Knallgasexplosionen ausgelegt zu werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 führt die Auslaßlei­ tung 4 in einen Wärmetauscher 30, dem die Strahlpumpe 8 nach­ geschaltet ist. Die Ansaugleitung 21 ist wie bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 ausgeführt. Die Ausgangsseite der Strahlpumpe 8 führt in einen Kondensatabscheider 32, der der Sekundärseite des Wärmetauschers 30 vorgeschaltet ist. Der hinter dem Wärmetauscher 30 liegende Filter 10 hat vier unterschiedliche Bereiche 33, 34, 35 und 36. Es handelt sich dabei um z.B. Metallfaser-Schwebstoffilter und Jodfilter. Aus dem letzten Filterbereich 36 führt die Leitung 15 wiederum in den Kamin 16. Auch hier wird mit der Strahlpumpe 8, die Umgebungsluft 22 ansaugt, eine Verdünnung des womög­ lich wasserstoffhaltigen Auslaßmediums 5 der Sicherheitshülle 1 erreicht. Zusätzlich ist der Kondensatauslaß 38 des Ab­ scheiders 32 mit der Saugseite 20 verbunden, so daß auch eine Befeuchtung zur besseren Anlagerung von Aerosolen er­ folgt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 führt die Auslaßleitung 4 wiederum über einen Wärmetauscher 30 zur Strahlpumpe 8. Als Filter 10 ist hier zunächst ein Wasserbecken 40 der Strahl­ pumpe 8 nachgeschaltet, in dem eine Düse 41 unterhalb des Wasserspiegels 42 als Auslaß der Strahlpumpe 8 vorgesehen ist. Der Luftraum 43 oberhalb des Wasserspiegels 42 ist mit der Saugseite 20 der Strahlpumpe 8 über eine Rekombinations­ einrichtung 45 verbunden, die über die Sekundärseite des Wärmetauschers 30 angeschlossen ist. Damit wird als Ver­ dünnungsmittel das Auslaßmedium 5 der Sicherheitshülle 1 ver­ wendet, das in der Rekombinationseinrichtung 45 wasserstoff­ frei gemacht worden ist. An den Luftraum 43 ist auch die Aus­ laßleitung 15 angeschlossen, die über ein weiteres Filter­ element 47 in den Kamin 16 führt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 saugt die Strahlpumpe 8 mit ihrer Saugseite 20 Wasser an, das sich im Filter 10 ab­ setzt und mit 50 bezeichnet ist. Das Wasser 50 gelangt in ein Reservoir 51, das über die Rückschlagklappe 24 mit der Saug­ seite 20 verbunden ist. Aus dem Filter 10 führt die Auslaß­ leitung 15 in den Kamin 16. Der Zusatz von Flüssigkeit in der Strahlpumpe 8 führt vor allem dazu, daß in dem Auslaßmedium der Sicherheitshülle 1 enthaltene Aerosole kleinster Teilchen­ größe, z.B. mit einem Mikrometer Durchmesser, an die ange­ saugten Flüssigkeitspartikel angelagert werden, so daß eine bessere Rückhaltung gelingt.

Claims (6)

1. Kernreaktor mit einer Sicherheitshülle zum Einschließen von Aktivitätsträgern und mit einem Berstschutz in Form einer Auslaßöffnung, die mit einem Filter zum Auffangen von Aktivi­ tätsträgern in Verbindung steht, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Auslaßöffnung (2) und dem Filter (10) eine Strahlpumpe (8) liegt, mit der das Auslaßmedium (5) aus der Sicherheitshülle (1) mit einem Ver­ dünnungsmittel (22) vermischt wird.

2. Kernreaktor nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Saugseite (20) der Strahl­ pumpe (8) mit einer Armatur (23) zum Ansaugen des Verdünnungs­ mittels (22) verbunden ist.

3. Kernreaktor nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Armatur eine Rückschlag­ klappe (24) oder ein eigenmediumgesteuertes Absperrventil (26) ist.

4. Kernreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (8) mit einer H₂O₂-Rekombinationseinrichtung (45) in Verbindung steht.

5. Kernreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (8) aus einem Flüssigkeitsreservoir (51, 55) gespeist wird.

6. Kernreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flüssigkeitsreservoir ein der Strahlpumpe (8) nachgeschalteter Kondensatabscheider (32) ist.