DE3715467A1

DE3715467A1 - Pressure relief and filtering device for nuclear facilities, in particular for boiling-water reactors

Info

Publication number: DE3715467A1
Application number: DE19873715467
Authority: DE
Inventors: Werner Engl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1987-05-08
Publication date: 1988-11-17

Abstract

The object is to retain fission products, in particular aerosols laden with fissile material, which are contained in the hot steam-gas mixtures under pressure within the containment of nuclear facilities postulated in case of an accident, and the expansion of the flow of purified mixture into the open air. A pressure vessel (FKD) is provided, having a shroud (2.4) and closure head (1) and bottom head centre disc (2.3) and at least one ceramic filter cartridge (5, 5', 3) in its interior, an inlet nozzle (2.2) for the flow of mixture to be filtered on the afflux side of the filter cartridges (5), an outlet nozzle (1.2) for the purified flow of mixture at the efflux side of the filter cartridges, a condensate outlet nozzle (2.5) in the area or closely above the bottom head centre disc (2.3). It also has cooling fins (2.0) that are mounted on the outside of the vessel shroud (2.4), the closure head (1) and the bottom head centre disc (2.3), and a heatproof lining (6) on the inside of the bottom head centre disc (2.3) to protect the pressure vessel (FKD) from heat liberated from that part of the retained particle mass which falls onto the bottom of the pressure vessel (FKD) from the filter cartridges (5), and with pipelines (8, 7) connected to the nozzles (2.2, 1.2) for inlet and outlet of the flow of mixture ... Original abstract incomplete. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckentlastungs- und Filtereinrichtung für kerntechnische Anlagen, insbesondere für den Sicherheitsbehälter von Siedewasserreaktoren, gemäß Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pressure relief and Filter device for nuclear facilities, especially for the containment of boiling water reactors, according to Ober Concept of claim 1.

Eine solche Druckentlastungs- und Filtereinrichtung, allerdings für Druckwasserreaktoren, ist bekannt durch die Zeitschrift "Nuclear Engineering International", März 1987, Seite 37, obere Abbildung der rechten Spalte. Dort ist ein dreifach gestaffeltes Filter, bestehend aus einem Vorfilter, einem Fein filter und einem Jodfilter schematisch dargestellt; Hinweise zur konstruktiven Ausbildung dieses Filters werden nicht gegeben.Such a pressure relief and filter device, however for pressurized water reactors, is known from the magazine "Nuclear Engineering International", March 1987, page 37, upper Illustration of the right column. There is a triple staggered filter, consisting of a pre-filter, a fine filter and an iodine filter shown schematically; Hints will not be used to construct this filter given.

Weiterhin ist eine gattungsgemäße Druckentlastungs- und Filter einrichtung, allerdings für gasgekühlte Kernreaktoren, bekannt durch die DE-PS 32 12 265. Dabei ist eine schematisch angedeutete Filtereinheit einer Dreierkombination aus Wärme tauscher, Ablagerungsstrecke und Rekombinator nachgeschaltet. Nähere Angaben zur konstruktiven Ausbildung der Filterstrecke werden auch hier nicht gegeben.Furthermore, there is a generic pressure relief and filter device, but known for gas-cooled nuclear reactors by DE-PS 32 12 265. Here is a schematic indicated filter unit of a three-way combination of heat Exchanger, deposition line and recombiner downstream. More information on the design of the filter section are not given here either.

Für Kernkraftwerke mit Druckwasserreaktor hat die Reaktor- Sicherheitskommission in ihrer Sitzung im Dezember 1986 aufgrund der bisherigen Ergebnisse der Phase B der deutschen Risikostudie Kernkraftwerke zur Reduzierung der Aktivitäts abgabe eine gefilterte Druckentlastung des Reaktorsicherheits behälters bei postulierten (aber im hohen Maße unwahrschein lichen) Kernschmelzunfällen mit langsamem Druckaufbau im Reaktorsicherheitsbehälter vorgeschlagen. Sinngemäß wird eine gefilterte Druckentlastung auch für den Sicherheitsbehälter eines Kernkraftwerkes mit Siedewasserreaktor benötigt.For nuclear power plants with pressurized water reactors, the Reactor Safety Commission at its meeting in December 1986, based on the results of phase B of the German nuclear power plants risk study to reduce the levy on activity to date, has a filtered pressure relief of the reactor containment in the case of postulated (but highly unlikely) meltdown accidents with slow Pressure build-up proposed in the reactor containment. Correspondingly, a filtered pressure relief is also required for the safety container of a nuclear power plant with a boiling water reactor.

Durch die Erfindung soll eine der Forderung der Reaktor- Sicherheitskommission (RSK) auf optimale Weise rechnung tragende Druckentlastungs- und Filtereinrichtung geschaffen werden, welche insbesondere für Siedewasserreaktoren geeignet ist und welche nur ein kleines Bauvolumen benötigt, so daß sie auch in bestehenden Reaktorgebäuden untergebracht werden kann. Weitere Merkmale der Aufgabenstellung sind hohe Temperatur beständigkeit des Filtermaterials und des Filterbehälters im Hinblick auf die im Vergleich zur einem Druckwasserreaktor höhere Gesamtzerfallswärme der herausgefilterten Partikel massen, hoher Abscheidegrad bis hin zu kleinen Partikelgrößen von 1 µm und darunter sowie hohe Druckfestigkeit der Filter strecke.By the invention one of the requirements of the Reactor Safety Commission (RSK) should be created in an optimal manner, taking into account pressure relief and filtering devices, which is particularly suitable for boiling water reactors and which only requires a small construction volume, so that they can also be accommodated in existing reactor buildings . Other features of the task are high temperature resistance of the filter material and the filter container with regard to the higher total decay heat of the filtered out particles compared to a pressurized water reactor, high degree of separation down to small particle sizes of 1 µm and below as well as high pressure resistance of the filter section.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einer Druck entlastungs- und Filtereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 angegeben.According to the invention, the task is accomplished with a print relief and filter device according to the preamble of Claim 1 by the characterizing part of claim 1 specified features solved. Advantageous further developments are specified in claims 2 to 9.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem in Folgendem zu sehen: Der Filterkerzen-Druckbehälter benötigt nur ein kleines Bauvolumen. Für eine Standard-Siedewasser- Kernreaktoranlage von ca. 1200 MW werden nur vier Kerzenfilter- Druckbehälter von je etwa 0,7 m Durchmesser und 2 m Höhe benötigt. Die Keramik-Kerzenfilter lassen sich in Großserien preiswert herstellen; ihre Halterung gestaltet sich an einer Rohrplatte sehr einfach und im Bedarfsfalle auch auswechselbar. Es kann ein einziger Kranz von Filterkerzen genügen; die Filterkerzen können aber auch auf mehreren zueinander konzentrisch angeordneten Lochkreisen der Rohrplatte gehaltert werden, womit die Filterfläche auf einfache Weise vergrößerbar ist. Die Filterkerzen können aus porösen gebrannten Keramik- Zylindern mit Boden am unteren Ende bestehen. Noch günstiger ist es, ein vlies- oder gewebeförmiges Filtermaterial auf Keramikbasis zu verwenden, welches auf ein zentrales Stützrohr der Filterkerze als Filtermantel aufgebracht ist. Der Abscheidegrad eines solchen Filters ist für Aerosole 99,9%, bezogen auf 0,3 µm Partikelgröße. Die Korngrößenverteilung liegt im Bereich zwischen 1 bis 10 µm. Die Betriebsdrücke im Filtermedium können mehr als 15 bar betragen. Der Berstdruck der Kerzen liegt um 50 bar - ein Differenzdruck, der weit über den tatsächlich auftretenden Belastungen liegt. Der Druckverlust bei einem solchen Keramik-Filterkerzen- Druckbehälter ist kleiner als 0,5 bar (in der Naßphase). Wenn man eine Umgebungstemperatur von 100°C annimmt und eine maximale Oberflächentemperatur des Filterkerzen-Druckbehälters von 350°C, so muß im Hinblick auf die Nachzerfallswärme der zurückgehaltenen Partikel mit einer Kerzenoberflächentemperatur von 450 bis 500°C gerechnet werden. Die zulässige Temperatur an den Filterkerzen liegt aber weit darüber, und zwar bei ca. 1200°C. Durch die Berippung des im folgenden vereinfachend als Filter-Druckbehälter bezeichneten Keramik-Filterkerzen- Druckbehälters wird eine wirksame Abstrahlung der Wärme erreicht, und die hitzebeständige Auskleidung an der Innenseite der Bodenkalotte, ebenfalls aus einem keramischen Material, schützt die Behälter-Bodenkalotte gegen zu hohe Temperaturen.The advantages that can be achieved with the invention are above all in The following can be seen: The filter candle pressure vessel only needs a small build volume. For a standard boiling water Nuclear reactor plant of approx. 1200 MW only four candle filter Pressure vessels, each about 0.7 m in diameter and 2 m in height needed. The ceramic candle filters can be mass-produced manufacture inexpensively; their bracket is designed on a Pipe plate very simple and, if necessary, also exchangeable. A single ring of filter candles can suffice; the Filter cartridges can also be used on several of them concentrically arranged bolt circles of the tube plate with which the filter area can easily be enlarged is. The filter candles can be made of porous fired ceramic Bottom cylinders exist. Even cheaper is to put a non-woven or fabric-shaped filter material on Ceramic base to use, which is on a central support tube the filter candle is applied as a filter jacket. The The degree of separation of such a filter is 99.9% for aerosols, based on 0.3 µm particle size. The grain size distribution is in the range between 1 and 10 µm. The operating pressures in the Filter media can be more than 15 bar. The burst pressure the candle is around 50 bar - a differential pressure that is far above the actually occurring loads. The Pressure loss with such a ceramic filter candle Pressure vessel is less than 0.5 bar (in the wet phase). If one assumes an ambient temperature of 100 ° C and one maximum surface temperature of the filter cartridge pressure vessel of 350 ° C, the must with regard to the heat of decay retained particles with a candle surface temperature from 450 to 500 ° C. The allowable temperature on the filter cartridges, however, is far above that approx. 1200 ° C. By the ribbing of the following simplifying ceramic filter cartridges called filter pressure vessels Pressure tank will be an effective radiation of heat reached, and the heat-resistant lining on the inside the bottom cap, also made of a ceramic material, protects the container bottom cap against excessive temperatures.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, woraus weitere Einzelheiten und Vorteile sowie die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes hervorgehen. In der Zeichnung zeigt in größten Teils vereinfachter, schematischer Darstellung:The following is one shown in the drawing Embodiment of the invention explains what further Details and advantages as well as the mode of operation of the Object of the invention emerge. In the drawing shows in a largely simplified, schematic representation:

Fig. 1 in einem schematischen Aufriß einen Filter-Druckbehälter, der im Rahmen der Druckentlastungs- und Filtereinrichtung nach der Erfindung Verwendung findet. Fig. 1 is a schematic elevation of a filter pressure vessel which is used in the context of the pressure relief and filter device according to the invention.

Fig. 2 den Querschnitt nach der Linie II-II aus Fig. 1. FIG. 2 shows the cross section along the line II-II from FIG. 1.

Fig. 3 anhand einer einzelnen Filterkerze ein Beispiel, wie die Vielzahl der Filterkerzen nach Fig. 1 ausgebildet und an der Rohrplatte gehaltert sein können. Fig. 3 using an individual filter cartridge, an example of how the plurality of filter cartridges according to Fig. 1 can be designed and held on the tube plate.

Fig. 4 die gesamte Druckentlastungs- und Filtereinrichtung bei einer Siedewasser-Kernreaktoranlage mit zugehörigen Rohrleitungen und Armaturen sowie einem Kondensat-Tröpfchen abscheider für Einström- und Abströmleitung. Fig. 4 shows the entire pressure relief and filter device in a boiling water nuclear reactor system with associated pipes and fittings and a condensate droplet separator for the inflow and outflow line.

Der Filterkerzen-Druckbehälter FKD nach Fig. 1, im folgenden abgekürzt als Druckbehälter bezeichnet, ist ein langgestreckter, hohlzylindrischer Druckbehälter aus Edelstahl bzw. aus Stahl mit austenitischer Innenplatierung (nicht dargestellt). Das kalottenförmige Behälter-Oberteil 1, zugleich der Deckel, ist mit einem Ringflansch 1.1 im Bereich der achsnormalen Teilfuge a-a des Behälters FKD mit dem entsprechenden Ringflansch 2.1 des Behälterunterteils 2 druckdicht zusammengespannt, und zwar unter Zwischenlage einer Rohrplatte 3, von der eine äußere Ringpartie bzw. ein Ringflansch eingespannt ist und welche auf einem Lochkreis (vergleiche Fig. 2) eine Vielzahl von keramischen Filterkerzen 5 trägt, die sich von der Rohrplatte 3 nach unten in den Behälter-Unterteil 2 soweit erstrecken, daß die durch den Einströmstutzen 2.2 einströmenden Dampf-Gas-Gemische (siehe Strömungspfeile f 1) noch eine ausreichend lange Anlaufstrecke haben, bevor sie in die Filterkerzen 5 eintreten. Die strichpunktiert angedeuteten Behälterflanschschrauben 4 sind über den Umfang der Ringflansche 1.1, 2.1 gleichmäßig verteilt. In Fig. 1 ist nur eine Filterkerze 5 in ihren äußeren Umrissen ganz dargestellt, die übrigen sind nur in der linken Hälfte der Fig. 1 strichpunktiert als Bündel 5′ angedeutet. Zur Vergrößerung der Filterfläche könnten zu dem in Fig. 2 dargestellten Lochkreis noch weitere konzentrische zur Aufnahme der Filterkerzen 5 vorgesehen sein. Das Unterteil 2 des Druckbehälters FKD weist einen hohlzylindrischen Mantel 2.4 und einen kalottenförmigen Bodenteil 2.3 auf. An der Innenseite der Bodenkalotte ist eine hitzebeständige Auskleidung 6 aus Keramikmaterial angebracht, die zum Schutze des Druckbehälters FKD und seines kalottenförmigen Bodens 2.3 vor Wärmeentbindung aus dem Teil der an den Filterkerzen 5 zurückgehaltenen Partikelmasse dient, welche von diesen zum Boden des Druckbehälters FKD fällt. Außen am Behältermantel 2.4, am Deckel 1 und an der Bodenkalotte 2.3 sind Kühlrippen 2.0 angeordnet, die angegossen oder angeschweißt sein können und der verstärkten Wärmeabstrahlung dienen. An den Behältermantel 2.4 ist außerdem Eintrittsstutzen 2.2 noch ein Kondensat-Auslaßstutzen 2.5 kurz oberhalb der Bodenkalotte 2.3 angeschlossen. Die Kondensat-Tröpfchen werden von dem einströmenden und gemäß Strömungspfeilen f 1 umgelenkten Gemischströmen ausgeschleudert. Wie anhand von FIG 4 noch erläutert wird, kann ein externer Kondensat-Tröpfchenabscheider vorgesehen sein. Den Innenraum des Unterteils 2 kann man sich in einen Bodenraum 2 a, einen darüber gelegenen Einströmraum 2 b und in einen Kerzenraum 2 c unterteilt denken. Zwischen den Räumen 2 b und 2 c wäre der interne Tröpfchen-Wasserabscheider angeordnet zu denken. Anhand der einzelnen ausgezogenen Filterkerze 5 ist auch die Durchströmung mittels Strömungspfeilen f 1 symbolisiert; die Gemischströme strömen demnach den Mantel der jeweiligen Filterkerze 5 von außen an (ihr Boden 5.1 ist abgedichtet), durchströmen der hohlen Innenraum 5.2 der Filterkerze 5 und verlassen diesen durch einen Auslaßkanal 5.3, am oberen Ende der Filterkerze 5, so daß die Gemischströme in die Deckelkammer 1 a überströmen und von dort durch den zentralen oberen Auslaßstutzen 1.2 des Deckels bzw. Oberteils 1 in die Abströmleitung 7 (Fig. 4) übertreten.The filter candle pressure vessel FKD according to FIG. 1, hereinafter abbreviated as pressure vessel, is an elongated, hollow cylindrical pressure vessel made of stainless steel or steel with austenitic internal plating (not shown). The dome-shaped container upper part 1 , at the same time the lid, is pressure-tightly clamped together with an annular flange 1.1 in the area of the axis-normal joint aa of the container FKD with the corresponding ring flange 2.1 of the container lower part 2 , with the interposition of a tube plate 3 , of which an outer ring section or an annular flange is clamped and which carries a plurality of ceramic filter candles 5 on a bolt circle (see FIG. 2), which extend downward from the tube plate 3 into the lower part 2 of the container to such an extent that the steam flowing in through the inlet connection 2.2 Gas mixtures (see flow arrows f 1 ) still have a sufficiently long run-up section before they enter the filter candles 5 . The container flange screws 4 indicated by dash-dotted lines are evenly distributed over the circumference of the ring flanges 1.1 , 2.1 . In Fig. 1 only a filter candle 5 is shown in its outer outline, the rest are only dash-dotted in the left half of Fig. 1 as a bundle 5 'indicated. To enlarge the filter area, further concentric ones for receiving the filter candles 5 could be provided in addition to the bolt circle shown in FIG. 2. The lower part 2 of the pressure vessel FKD has a hollow cylindrical jacket 2.4 and a spherical bottom part 2.3 . A heat-resistant lining 6 made of ceramic material is attached to the inside of the bottom cap , which serves to protect the pressure vessel FKD and its dome-shaped bottom 2.3 from heat release from the part of the particle mass retained on the filter candles 5 , which falls from the latter to the bottom of the pressure vessel FKD . Cooling fins 2.0 are arranged on the outside of the container jacket 2.4 , on the lid 1 and on the bottom cap 2.3 , which can be cast on or welded on and serve to intensify the heat radiation. Also inlet nozzle 2.2 is still a condensate outlet 2.5 connected just above the lower head 2.3 to the container jacket 2.4. The condensate droplets are thrown out by the inflowing mixture streams which are deflected according to flow arrows f 1 . As will be explained with reference to FIG. 4 , an external condensate droplet separator can be provided. The interior of the lower part 2 can be thought of as being divided into a floor space 2 a , an inflow space 2 b above it and a candle space 2 c . The internal droplet water separator should be arranged between rooms 2 b and 2 c . The flow through is also symbolized by means of flow arrows f 1 on the basis of the individually pulled out filter candle 5 ; the mixture flows accordingly flow to the jacket of the respective filter candle 5 from the outside (its bottom 5.1 is sealed), flow through the hollow interior 5.2 of the filter candle 5 and leave it through an outlet duct 5.3 at the upper end of the filter candle 5 , so that the mixture flows into the Overflow the cover chamber 1 a and from there pass through the central upper outlet port 1.2 of the cover or upper part 1 into the outflow line 7 ( FIG. 4).

Fig. 3 zeigt beispielsweise, wie eine einzelne Keramik-Filter kerze 5 ausgebildet und an der Rohrplatte 3 vorteilhaft befestigt werden kann. Diese grundsätzliche Ausbildung und Halterung ist bereits in der DE-OS 34 07 433 dargestellt; die hier gegebene Erläuterung kann deshalb kurz sein. Die Lochplatte 3 (vergleiche Fig. 2) weist Gewindelöcher oder -bohrungen 3.0 auf, in welche die Filterkerzen 5 mit dem Gewindestutzen 50.1 einer oberen Endkappe 50 so fest eingeschraubt sind, daß sich die Ringplatte 50.2 der Endkappe mit einer Ringschulter 50.3 gegen die Unterseite der Rohrplatte 3 druckdicht anlegt. Eine zusätzliche Abdichtung kann noch dadurch erreicht werden, daß in eine Ringnut der Ringplatten oberseite ein O-Ring 51 eingelegt ist, der sich im festgeschraubten Zustand der Filterkerze unter elastischer Deformation dichtend an die Rohrplatte 3 und die Wandungen seiner Aufnahme-Ringnut anlegt. Tragkörper der Filterkerze 5 ist ein inneres, als Ganzes mit 52 bezeichnetes Lochrohr aus Edelstahl, das mit der oberen Endkappe 50 z.B durch Schweißen starr verbunden ist und an seinem unteren Ende einen nicht gelochte Bodenwand 52.1 aufweist, an welcher die untere Endkappe 53 druckdicht angeschraubt ist mittels des zentrischen, die Bodenwand 52.1 und die untere Endplatte 53 durchdringenden Bolzens 54. Bevor aber diese untere Endkappe 53 befestigt wird, werden mehrere aus hochwärmebeständigem Faservlies bestehende Filterschichten, im vorliegenden Falle zwei, in zylindrischer Gestalt mit ihrem oberen Ende in die Ringnut 50.4 an der Unterseite der oberen Endkappe 50 eingefügt, und dementsprechend wird die untere Endkappe 53 mit einer passenden Ringnut 53.4 über die unteren Enden der beiden konzentrischen Filterschichten 55, 56 geschoben und gleichzeitig mit einer zentralen (nicht ersichtlichen) Bohrung über den Bolzen 54, wonach dann die Mutter 57 festgezogen werden kann. Dichtungs und Beilagscheiben des Bolzens 54 bzw. seiner Mutter 57 sind nicht dargestellt. Bei größerer Länge der Filterkerzen 5 können das Lochrohr 52 und die Filterschichten 55, 56 auch in einer achsnormalen Ebene in mehrere Abschnitte, dargestellt sind zwei Abschnitte 52 a, 52 b des Lochrohres 52 und 55 a, 55 b sowie 56 a, 56 b der Filterschichten, unterteilt werden. Diese Abschnitte werden durch einen Zwischenring 58, der mit den anliegenden Enden der beiden Lochrohrabschnitte 52 a, 52 b z.B. durch Schweißen verbunden ist, zusammengehalten. Er ist zu diesem Zweck mit einem im Querschnitt T-förmigen Kragen versehen, der beidseits die beiden ringförmigen Aufnahmenuten für die Filterschichten-Enden aufweist. Fig. 3 shows, for example, how a single ceramic filter candle 5 can be formed and advantageously attached to the tube plate 3 . This basic training and bracket is already shown in DE-OS 34 07 433; the explanation given here can therefore be brief. The perforated plate 3 (see FIG. 2) has threaded holes or holes 3.0 into which the filter candles 5 are screwed so tightly with the threaded connector 50.1 of an upper end cap 50 that the ring plate 50.2 of the end cap with an annular shoulder 50.3 against the underside of the Pipe plate 3 is pressure-tight. An additional seal can be achieved in that an O-ring 51 is inserted in an annular groove of the ring plates on the top, which rests sealingly against the tube plate 3 and the walls of its receiving annular groove in the screwed-in state of the filter candle with elastic deformation. The supporting body of the filter candle 5 is an inner perforated tube made of stainless steel, designated as a whole by 52 , which is rigidly connected to the upper end cap 50, for example by welding, and has a non-perforated bottom wall 52.1 at its lower end, to which the lower end cap 53 is screwed in a pressure-tight manner by means of the central bolt 54 penetrating the bottom wall 52.1 and the lower end plate 53 . Before this lower end cap 53 is fastened, however, a plurality of filter layers, in the present case two, consisting of highly heat-resistant fiber fleece are inserted with their upper end into the annular groove 50.4 on the underside of the upper end cap 50 , and accordingly the lower end cap 53 is also included a suitable annular groove 53.4 pushed over the lower ends of the two concentric filter layers 55 , 56 and at the same time with a central (not visible) hole over the bolt 54 , after which the nut 57 can then be tightened. Sealing and washers of the bolt 54 or its nut 57 are not shown. With a longer length of the filter candles 5 , the perforated tube 52 and the filter layers 55 , 56 can also be in a plane normal to the axis in several sections, two sections 52 a , 52 b of the perforated tube 52 and 55 a , 55 b and 56 a , 56 b are shown Filter layers. These sections are held together by an intermediate ring 58 , which is connected to the abutting ends of the two perforated pipe sections 52 a , 52 b, for example by welding. For this purpose, it is provided with a collar with a T-shaped cross section, which has the two annular receiving grooves for the ends of the filter layers on both sides.

Der Auslaßkanal 5.3 der Filterkerze 5 wird durch eine Zentral bohrung der Endkappe 50 gebildet; diese ist an ihrem Gewinde stutzen 50.1 noch mit einem Innenmehrkant 50.5 zum Ansetzen von Schraubwerkzeug versehen. Das Lochrohr 52 bzw. seine beiden Abschnitte 52 a, 52 b bestehen aus einem hochtemperaturbeständigen Edelstahl, ebenso die obere und untere Endkappe 50, 53 und die Teile 54, 57. Auch der O-Ring 51 muß hochtemperaturbeständig sein und besteht deshalb aus einem Material auf Keramikbasis.The outlet channel 5.3 of the filter candle 5 is formed by a central bore of the end cap 50 ; This is stub 50.1 on its thread with an internal polygon 50.5 for attaching screwing tools. The perforated tube 52 and its two sections 52 a , 52 b consist of a high-temperature resistant stainless steel, as well as the upper and lower end caps 50 , 53 and the parts 54 , 57 . The O-ring 51 must also be resistant to high temperatures and therefore consists of a ceramic-based material.

Anstelle der dargestellten Halterung der Filterkerzen 5 an der Rohrplatte 3 wäre es z.B. auch möglich, keramische Filterkerzen mit einem oberen verstärkten Tragteil an den Tragflächen von konisch nach unten sich verjüngenden Bohrungen in der Rohrplatte 3 "einzuhängen" und den Tragteil dementsprechend als Ringkragen mit angearbeiteten unteren konischen Sitzflächen auszubilden, welche an den Tragflächen zentriert im Gleitsitz anliegen und von einer perforierten Druckplatte von oben elastisch gegen die Tragflächen gedrückt werden. Zwischen den konischen Trag- und Sitzflächen können noch temperatur beständige Dichtungsringe eingelegt sein (nicht dargestellt).Instead of the illustrated holder of the filter candles 5 on the tube plate 3 , it would also be possible, for example, to "mount" ceramic filter candles with an upper reinforced support part on the wings of conically tapering bores in the tube plate 3 and accordingly the support part as an annular collar with a lower one Form conical seats, which are centered on the wings in the sliding fit and are pressed elastically against the wings by a perforated pressure plate from above. Temperature-resistant sealing rings can also be inserted between the conical bearing and seat surfaces (not shown).

In Fig. 4 ist der Druckbehälter FKD innerhalb des Reaktorgebäudes RG untergebracht, zusammen mit dem Teil 7.1 seiner Abström leitung 7 und den Teilen 8.2 bis 8.4 seiner als Ganzes mit 8 bezeichneten Einströmleitung. Zwischen den Leitungsteilen 8.3 und 8.4 ist ein Kondensat-Tröpfchenabscheider 9 eingeschaltet, dessen Kondensatauslaßleitung bei 9.1 angedeutet ist. Zwischen den Leitungsteilen 8.2 und 8.3 der Einströmleitung ist eine Absperrarmaturen-Anordnung vorgesehen, bestehend aus den beiden in Reihe zueinander liegenden motorgetriebenen und fernbetätig baren Absperrventilen V 1 und V 2. Parallel zu dieser Reihen schaltung kann, wie gestrichelt angedeutet, eine Berst- bzw. Reißmembrane 10 als Bypaß geschaltet sein, welche im unerwarteten Falle des Klemmens beider Ventile V 1, V 2 bei vorliegendem Druckstoß dem zuströmenden Dampf-Gas-Gemisch einen Bypaß zur Verfügung stellt. Die Einströmleitung 8 ist durch die Stahlwand des das Containment C umgebenden Sicherheitsbehälters SB druckdicht hindurchgeführt (Durchführungsstelle D 1) und ragt mit dem Leitungsende 8.1 in den Gasraum einer Kondensations kammer KK, welche bis zur Spiegelhöhe 11 mit Wasser gefüllt ist. Die nach innen durch horizontale obere und untere Ringwände 12 a bzw. 12 b und durch eine vertikale Mantelwand 12 c begrenzte ringförmige Kondensationskammer KK dient zur Kondensation von Überschuß-Heißdampfmengen, welche aus dem Kühlkreislauf des (nicht dargestellten) Reaktordruckbehälters des SWR- bzw. BWR-Typs durch die am unteren Ende perforierten Kondensationsrohre 13 in das Wasserbad 11.0 eingeblasen werden und dabei kondensieren. Im (äußerst unwahrscheinlichen) Störfall des Kernschmelzens würden durch die Kondensationsrohre 13 auch die zusätzlich entstehenden Dampf-Gas-Gemische aus dem Containment in das Wasserbad 11.0 eingeblasen werden, und der dabei entstehende Überdruck wird dann durch die Druckentlastungs- und Filtereinrichtung nach der Erfindung gefiltert nach außen abgelassen, d.h. über die Einströmleitung 8 einschließlich Tröpfchen-Abscheider 9, den Filterkerzen- Druckbehälter FKD und die Ausströmleitung 7, welche durch eine Reaktorgebäude-Seitenwand 14 druckdicht hindurchgeführt ist (Durchführungsstelle D 2) und als äußerer Leitungsteil 7.2 in den unteren Innenraum des Fortluftkamins AK geführt ist, in welchen sie über eine Entspannungseinrichtung EE in Form eines Drosselventils bzw. -aus Sicherheitsgründen - eine Mehrfach-Parallelschaltung von Entspannungsventilen, mündet.In Fig. 4, the pressure vessel FKD is housed within the reactor building RG, together with the part 7.1 of its outflow line 7 and the parts 8.2 to 8.4 of its inflow line, designated as a whole by 8 . Between the line parts 8.3 and 8.4 , a condensate droplet separator 9 is switched on, the condensate outlet line of which is indicated at 9.1 . A shut-off valve arrangement is provided between the line parts 8.2 and 8.3 of the inflow line, consisting of the two motor-driven and remotely operable shut-off valves V 1 and V 2 lying in series with one another. In parallel to this series circuit, as indicated by dashed lines, a bursting or tearing membrane 10 can be connected as a bypass, which in the unexpected case of jamming of both valves V 1 , V 2 in the event of a pressure surge, provides the bypassing steam-gas mixture poses. The inflow line 8 is passed through the steel wall of the containment C surrounding containment SB in a pressure-tight manner (passage point D 1 ) and projects with the line end 8.1 into the gas space of a condensation chamber KK , which is filled with water up to the mirror height 11 . The inwardly by horizontal upper and lower annular walls 12 a and 12 b and by a vertical jacket wall 12c limited annular condensing chamber KK is used for the condensation of excess steam amounts which the reactor pressure vessel (not shown) from the cooling circuit of the SWR or BWR -Types are blown into the water bath 11.0 through the condensation tubes 13 perforated at the lower end and condense in the process. In the (extremely unlikely) malfunction of the core meltdown, the condensation tubes 13 would also blow the additional steam-gas mixtures from the containment into the water bath 11.0 , and the resulting excess pressure is then filtered by the pressure relief and filter device according to the invention drained outside, ie via the inflow line 8 including droplet separator 9 , the filter candle pressure vessel FKD and the outflow line 7 , which is passed through a reactor building side wall 14 in a pressure-tight manner (passage point D 2 ) and as an outer line part 7.2 into the lower interior of the exhaust air stack AK is guided, in which it opens via an expansion device EE in the form of a throttle valve or - for safety reasons - a multiple parallel connection of expansion valves.

Zur verstärkten Radio-Jod-Rückhaltung und zur weiteren Verbesserung des Rückhaltegrades sonstiger Schadstoffe kann der Abschnitt 7.1 der Abströmleitung 7 über eine Nachschalt- Filterstrecke nach vorhergehender Entspannung geleitet werden (nicht dargestellt). Eine solche Filterstrecke besteht normalerweise aus Aktivkohle- und aus Schwebstoff-Filtern. Innerhalb des Reaktorgebäudes RG sind solche Filterstrecken als Bedarfsfilter-Anlagen normalerweise ohnehin vorgesehen, wobei entsprechende Reserve- bzw. Stand-by-Filterstrecken als Nachschalt-Filterstrecken zum Filterkerzen-Druckbehälter FKD benutzt werden können. In Fig. 4 sind der Einfachheit halber Fundamente bzw. Auflagerkonstruktionen des Druckbehälters FKD des Tröpfchen-Abscheiders 9 und der übrigen Rohrleitungen und Armaturen nicht dargestellt.To increase radio-iodine retention and to further improve the degree of retention of other pollutants, section 7.1 of the outflow line 7 can be passed over a downstream filter section after prior relaxation (not shown). Such a filter section usually consists of activated carbon and particulate filters. Within the reactor building RG , such filter sections are normally provided as required filter systems anyway, and corresponding reserve or stand-by filter sections can be used as additional filter sections for the filter candle pressure vessel FKD . In Fig. 4, for the sake of simplicity, foundations or support structures of the pressure vessel FKD of the droplet separator 9 and the other pipelines and fittings are not shown.

Claims

1. Pressure relief and filter device for nuclear plants,
especially for the safety tank (SB) of boiling water reactors,
for the retention of fission products, in particular aerosols loaded with faltstoff, which are contained in hot, pressurized vapor-gas mixtures which are postulated as a result of an accident and within the containment, and for releasing the cleaned mixture streams into the open, characterized by

- A pressure vessel (FKD) with a container jacket ( 2.4 ) and a lid ( 1 ) and bottom cap ( 2.3 ) and with at least
- - A ceramic filter cartridge insert ( 5, 5 ', 3 ) inside,
- - an inlet connection ( 2.2 ) for the mixture flow to be filtered on the upstream side of the filter candles ( 5 ),
- - A condensate outlet ( 2.5 ) in the area or just above the bottom cap ( 2.3 );
- Furthermore with cooling fins ( 2.0 ) which are attached to the outside of the container jacket ( 2.4 ), the lid ( 1 ) and the bottom cap ( 2.3 ) and
- a heat-resistant lining ( 6 ) on the inside of the bottom cap ( 2.3 ) to protect the pressure vessel (FKD) from heat release from the part of the retained particle mass, which falls from the filter candles ( 5 ) to the bottom of the pressure vessel (FKD) ,
- And to the nozzle ( 2.2 , 1.2 ) for the entry and exit of the mixture flow connected pipes ( 8 , 7 ) with associated shut-off and expansion devices (V 1 , V 2 ).

2. Pressure relief and filter device according to claim 1, characterized in that a langge stretched hollow cylindrical pressure vessel (FKD) is divided by an axially normal parting line (aa) in its upper container area into a container upper part ( 1 ) and lower part ( 2 ), wherein both container parts are tightly clamped together by means of ring flanges ( 1.1 , 1.2 ) and, in a tubular plate-like insert having a perforated field ( 3 ) which can be fixed with a flange between the upper and lower part of the container ( 1, 2 ), the elongated filter candles in the form of a Bundles or a battery are held hanging under a sealing pad so that they protrude into the lower part of the container.

3. Pressure relief and filter device according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure container containing the filter candles is preceded by a droplet-water separator ( 9 ) which is switched on in the course of the inflow line.

4. Pressure relief and filter device according to one of claims 1 to 3, characterized in that its pressure vessel (FKD) and optionally the water separator ( 9 ) are housed in the reactor building (RG) that an inflow at the inlet connection ( 2.2 ) of the pressure vessel Line ( 8 ) is connected, which is laid from the condensation chamber (KK) of the containment ( C ) to the interior of the reactor building and penetrates the wall of the safety container (SB) in a sealing manner, and that the discharge line connected to the discharge nozzle ( 1.2 ) of the pressure container ( 7 ) is laid through the reactor building (RG) to the neighboring exhaust air chimney (AK) and opens into this via a relaxation device (EE) .

5. Pressure relief and filter device according to claim 4, characterized in that an inside the reactor building (RG) section ( 8.2 , 8.3. ) Of the inflow line ( 8 ) is provided with a shut-off valve arrangement (V 1 , V 2 ).

6. Pressure relief and filter device according to claim 5, characterized in that the shut-off valve arrangement has at least two mutually in-line, motor-driven, remote-operated shut-off valves ( V 1 , V 2 ).

7. Pressure relief and filter device according to one of claims 1 to 6, characterized in that for increased radio-iodine retention and for further improving the degree of retention of other pollutants, the outflow line ( 7 ) of the pressure vessel (FKD) via a downstream filter section, consisting from an activated carbon and possibly a suspended matter filter section.

8. Pressure relief and filter device according to claim 7, characterized in that the demand filter system present in the reactor building (RG) is , at least partially, also used as a secondary filter section.

9. Pressure relief and filter device according to claim 6, characterized by at least one rupture disc fitting ( 10 ) which is switched on in a bypass for the shut-off valve arrangement ( V 1 , V 2 ) and in the overpressure case at terminals of the parallel shut-off valves in whose closed position responds.