DE3731908C2

DE3731908C2 -

Info

Publication number: DE3731908C2
Application number: DE3731908A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Siempelkamp Giesserei KG; Forschungszentrum Juelich GmbH
Current assignee: Siempelkamp Giesserei KG
Priority date: 1987-09-23
Filing date: 1987-09-23
Publication date: 1991-12-19
Also published as: DE3731908A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kernkraftwerk mit Hochtempera turreaktor und Dampferzeuger, wobei der Hochtemperatur reaktor in einem Reaktordruckbehälter aus Gußeisen oder Gußstahl, insbes. aus sphärolithischem Gußeisen, angeordnet und der Reaktordruckbehälter von einem Kavernenbehälter umgeben ist, wobei fernerhin dieser Kavernenbehälter eine Kühleinrichtung für die Nachwärme abfuhr aufweist, der Wärmetauscher angehören, sowie der Reaktionsdruckbehälter reaktorseitig und über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl von im wesentlichen vertikalen Konvektionskanälen aufweist, durch die ein Kühlmittel konvektionsgetrieben aufsteigt, um dann seine Wärme an die Wärmeaustauscher des Kavernenbe hälter abzugeben.

Bei einem Kernkraftwerk der beschriebenen Gattung (DE-OS 30 09 390) wird für die Nachwärmeabfuhr mit Kühlwasser gearbeitet, welches durch U-förmige Rohre an der Außenseite des Reaktordruckbehälters geleitet wird. Das erwärmte Kühlwasser wird zum Kavernenbehälter geleitet und soll sich dort abkühlen. Weil die Zuverläs sigkeit der Nachwärmeabfuhr zumindest in bestimmten Fällen in Frage steht, wird die Nachwärme aber auch über ein Liner-Kühlsystem abgegeben. Dabei ist nach teilig, daß am Reaktordruckbehälter ein zusätzliches Wasserkühlsystem vorgesehen werden muß, mit all den Problemen, die sich im Hinblick auf Dichtigkeit u. dgl. ergeben. Hinzukommt, daß U-förmige Rohre nicht immer und unbedingt einen Konvektionskreislauf gewährleisten, weil beide Schenkel eines U-förmigen Rohres gleichen Temperaturen unterliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kernkraftwerk bezüglich der Nachwärmeabfuhr zu verbes sern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Konvektions kanäle unten und oben offen sind sowie in einen Ringraum zwischen Reaktordruckbehälteraußenwand und Kavernenbehälterinnen wand münden und von der in der Kaverne vorhandenen Luft durchströmt sind, und daß die Kühleinrichtung des Kavernenbehälters reaktordruckbehälterseitig über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Wasserkühlungs kanälen aufweist, die im Naturumlauf mit den Wärmetau schern in Verbindung stehen.

Insbesondere können die Konvek tionskanäle in Schalen aus Gußeisen oder Gußstahl angeordnet sein, die innenseitig gegen den im übrigen nach statischen und festigkeitsmäßigen Regeln aufgebauten Reaktordruckbehälter gesetzt sind. Vorzugsweise können die Wasserkühlungskanäle eingepreßte Rohrleitungen, z. B. Kupferrohrleitungen aufweisen.

Erfindungsgemäß kann auf ein gesondertes, wasserführen des Leitungssystem im Bereich des Reaktordruckbehälters verzichtet werden, weil als Kühlmittel Luft eingesetzt wird, die ohnehin im Ringraum zwischen Reaktordruckbehäl ter und Kavernenbehälter vorhanden ist. Diese Luft strömt durch die Konvektionskanäle des Reaktordruckbe hälters nach oben und fällt dann im Ringraum wieder ab,wobei sie ihre Wärme an die Wasserkühlungskanäle des Kavernenbehälters abgibt. Beide miteinander gekoppel ten Kühlkreisläufe, nämlich der Luftkühlkreislauf zwischen Reaktordruckbehälter und Ringraum einerseits sowie der Wasserkühlungskreislauf zwischen Kavernenbe hälter und Wärmetauscher andererseits arbeiten im Natur umlauf, benötigen also keine zusätzlichen Aggregate, wie Pumpen, Ventile u. dgl. Die Nachwärmeabfuhr ist damit funktionssicher, weil Störungen des Konventionsbetriebes sowohl im einen als auch im anderen Kreislauf wegen der unten und oben offenen Konvektionskanäle bzw. Wasserküh lungskanäle nicht zu befürchten sind. Hinzu kommt, daß auch die Wärmestrahlung, die von dem Reaktordruckbehälter abgeht, von der Wasserkühlung aufgenommen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen ausführ licher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kernkraftwerk,

Fig. 2 in gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maßstab einen Horizontalschnitt durch die Wand des Reaktordruckbehälters eines erfindungsgemäßen Kernkraftwerkes,

Fig. 3 entsprechend der Fig. 2 einen Schnitt durch die Wand des Kavernenbehälters und

Fig. 4 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 3.

Das in der Fig. 1 dargestellte Kernkraftwerk ist mit einem Hochtem peraturreaktor H und mit einem Dampferzeuger D ausgerüstet. Diese befinden sich in entsprechenden zylindrischen Behältern. Der Hoch temperaturreaktor H ist in einem Reaktordruckbehälter 1 aus Gußei sen oder Gußstahl, insbes. aus sphärolithischem Gußeisen, angeord net. Der Reaktordruckbehälter 1 ist von einem weiteren Behälter, dem sogenannten Kavernenbehälter 2 umgeben. Dieser Kavernenbehäl ter 2 weist eine Kühleinrichtung 3 für die Nachwärmeabfuhr auf. Der Kühleinrichtung gehören Wärmetauscher 4 an. - Der Dampferzeu ger D befindet sich in einem weiteren, geeigneten Behälter 5 und ist über das Leitungsaggregat 6 mit dem Hochtemperaturreaktor H bzw. dem Reaktordruckbehälter 1 verbunden.

Der Reaktordruckbehälter 1 ist reaktorseitig und über seinen Umfang verteilt mit einer Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesent lichen vertikalen Konvektionskanälen 7 ausgerüstet. Die Anordnung ist so getroffen, daß durch die Konvektionskanäle 7 die in der Ka verne vorhandene Luft konvektionsgetrieben aufsteigt. Sie fällt in einem Ringraum 8 zwischen Reaktordruckbehälteraußenwand und Ka vernenbehälterinnenwand wieder ab, wie in der Fig. 1 durch Pfeile angedeutet wurde. In bezug auf die Anordnung dieser Konvektions kanäle 7 wird im übrigen auf die Fig. 2 Bezug genommen. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 3 bzw. 1 und 4 entnimmt man, daß die Kühleinrichtung des Kavernenbehälters 2 reaktordruck behälterseitig über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Wasserkühlungskanälen 9 aufweist, die im Naturumlauf mit den Wärmetauschern 4 in Verbin dung stehen. - Überraschenderweise liegen beim Betrieb eines gat tungsgemäßen Kernkraftwerkes die Temperaturverhältnisse im Reaktor druckbehälter und in der Kaverne sowie in dem Wasserkühlsystem so, daß die beschriebenen Umläufe als Naturumläufe ohne aktive Ele mente intensiv arbeiten und folglich die Nachwärmeabfuhr wesentlich verbessern. Sie arbeiten aber auch bei Normalbetrieb.

Die Konvektionskanäle 7 sind in Schalen 10 aus Gußeisen oder Guß stahl angeordnet, die innenseitig gegen den im übrigen nach stati schen und festigkeitsmäßigen Regeln aufgebauten Reaktordruckbehäl ter 1 gesetzt sind. Die Konvektionskanäle 7 in den Schalen sind im Ausführungsbeispiel oberflächenoffene Kanäle und von der zugeord neten Wand des Reaktordruckbehälters, gegen die die Schalen 10 ge setzt sind, abgeschlossen. Die Wasserkühlungskanäle 9 besitzen im Ausführungsbeispiel eingepreßte Rohrleitungen 11, z. B. Kupferrohr leitungen, um den Wärmeübergang zu verbessern. Der Kavernenbehäl ter 2 selbst besteht aus Gußeisen oder Gußstahl, vorzugsweise aus sphärolithischem Gußeisen. Er weist in seiner Wandung Auskammerun gen 12 auf, die mit Beton ausgefüllt sind.

Es versteht sich, daß Bauwerke wie die beschriebenen, wenn sie aus Gußeisen oder Gußstahl hergestellt werden, im allgemeinen aus mehreren Elementen zusammengesetzt und zusammengespannt werden (vgl. DE-OS 24 33 521, DE-OS 28 16 389). In der Fig. 1 erkennt man Wülste 13, die umlaufende Spannstähle aufnehmen. In der Fig. 2 erkennt man außerdem Kanäle 14, in denen vertikale Spannbündel 15 angeordnet sind. ln den Fig. 3 und 4 erkennt man Öffnungen 16 zum Anordnen einer nicht gezeichneten Ringbewehrung.

Claims

1. Kernkraftwerk mit Hochtemperaturreaktor und Dampferzeuger,
wobei der Hochtemperaturreaktor in einem Reaktor druckbehälter aus Gußeisen oder Gußstahl, insbes. aus sphärolithischem Gußeisen, angeordnet und der Reaktordruckbehälter von einem Kavernenbehälter umgeben ist,
wobei fernerhin dieser Kavernenbehälter eine Kühleinrich tung für die Nachwärmeabfuhr aufweist, der Wärmetauscher angehören, sowie der Reaktordruckbehälter reaktorseitig und über seinen Umfang verteilt eine Mehrzahl von im wesentlichen vertikalen Konvektionskanälen aufweist,
durch die ein Kühlmittel konvektionsgetrieben aufsteigt, um dann seine Wärme an die Wärmetauscher des Kavernenbe hälters abzugeben,
dadurch gekennzeichnet, daß die Konvektionskanäle (7) unten und oben offen sind sowie in einen Ringraum (8) zwischen Reaktor druckbehälteraußenwand und Kavernenbehälterinnenwand münden und von der in der Kaverne vorhandenen Luft durchströmt sind, und daß die Kühleinrichtung (3) des Kavernenbehälters (2) reaktordruckbehälterseitig über ihren Umfang verteilt eine Mehrzahl von unten und oben offenen, im wesentlichen vertikalen Wasserküh lungskanälen (9) aufweist, die im Naturumlauf mit den Wärmetauschern (4) in Verbindung stehen.

2. Kernkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konvektionskanäle (7) in Schalen (10) aus Gußeisen oder Gußstahl angeordnet sind, die innenseitig gegen den im übrigen nach statischen und festigkeits mäßigen Regeln aufgebauten Reaktordruckbehälter (1) gesetzt sind.

3. Kernkraftwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserkühlungskanäle (9) eingepreßte Rohrleitungen (11), z. B. Kupferrohrlei tungen, aufweisen.