DE3938111A1

DE3938111A1 - Einrichtung zur verhuetung atomreaktor unfaelle (kernschmelzfolgen) bei fluessigkeitsgekuehlten kernreaktoren, durch einbau von absorberstoffgefaessen am boden und deckel der reaktorkessel

Info

Publication number: DE3938111A1
Application number: DE3938111A
Authority: DE
Inventors: Walter Rietzscher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1990-06-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die bei flüssigkeitsgekühlten Kernreaktoren, infolge eines schweren Störfalles eintretende Kernschmelze, am Boden innerhalb des Reaktorkessels auffängt und die Nuklearreaktion unterbricht. Eine solche Einrichtung ist bisher nicht bekannt. Patentmeldungen, die den Stand der Technik kennzeichnen, gehen davon aus, daß die Kernschmelze den Boden des Reaktorkessels durchschmolzen hat, und außerhalb des Reaktorkessels und der Sicherheitshülle sicher aufgefangen werden muß. Nach dem Unglück Tschernobyl, soll die dort aufgetretene Explosion und Nuklearverseuchung unterbunden werden. Patentschriften, die mit diesen Vorschlägen die Gefahren der Kernschmelze ausschalten wollen, sind bekannt unter den Patentnummern:

DE-AS 27 34 810
DE-OS 28 40 086
GB 14 20 589
US 41 64 429
DE-29 31 729 C2
DE-23 63 844 C2
DE-23 63 845

Die Nuklearverseuchung wir bei diesen sicher aufgefangenen Kernschmelzen weiterhin sehr gefürchtet werden. Kernkraftgegner werden auch in Zukunft die Angst der Bevölkerung wachhalten, wenn zu befürchten bleibt, daß Kernschmelzen den Reaktorkessel und die Sicherheitshülle zerstören, und dann irgendwie die Biosphäre bedrohen. Die Furcht der Kernkraftgegner wird weiterhin wachgehalten mit bekanntgewordenen Atomunfällen. Im Anti-Rasmussenreport der Union of Concerned Scientists USA sind mehrere sicherheitsbedrohliche Fakten in Betrieb befindlicher Kernreaktoren aufgelistet, die sich teilweise zu bedrohlichen Situationen entwickelt haben, obwohl zahlreiche vorausschauende Sicherheitsmechanismen eingebaut waren. Außer weniger bekanntgewordenen Fällen aus der UdSSR meldete Mitte 1989 Spanien einen Unfall. Die Dampfturbine eines Atomkraftwerkes explodierte und bedrohte die Funktion der Sicherheitseinrichtungen des Atomreaktors. In allen diesen Fällen fürchtet man letztendlich die Kernschmelze mit ihren Folgen. Mit dem Einsatz der in Patentanspruch 1 beschriebenen Einrichtung werden die jetzt noch vorhandenen Befürchtungen gegenüber Kernschmelzen gegenstandslos. Bei einer als Folge irgendeines möglichen Störfalles wird die Kernzerfallsreaktion und die damit verbundene Erhitzung des geschmolzenen oder abgebrochenen Kernmaterials im Bereich der Absorberrohre 4 bzw. 4 a und Absorberstoffbehälter 2 bzw. 2 a automatisch unterbunden. Das abfallende Kernmaterial kann sich auf dem Reaktorkesselboden nicht ansammeln. Ein Durchschmelzen ist unmöglich. Wenn im Bereich der Absorberstoffbehälter 2 bzw. 2 a oder der Absorberrohre 4 bzw. 4 a infolge eines Hitzestaus diese Hohlkörper aufschmelzen, so tritt Absorberstoff 3 aus, vermengt sich mit der Reaktorflüssigkeit, und bringt den Kernzerfall des ganzen Reaktors zum Erliegen.

Zusatzpatent 2

Einrichtung in flüssigkeitsgekühlten Kernreaktoren, nach Störfall und Abschmelzen eines großen Teiles des Reaktorkernes, dessen Nuklearreaktion im Bodenbereich der Absorberstoffgefüllten Hohlkörper nach Patentanspruch 1 beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vom Reaktorgefäßdeckel her, eine ausreichende Menge Absorberstoff 3 in den Reaktorkessel hineingeschossen wird. Der sich mit der Reaktorflüssigkeit mischende Absorberstoff 3 beendet den Kernzerfall noch vorhandener Reaktorkernreste, Einrichtung nach Zusatzpatent 2 dadurch gekennzeichnet, daß auf den Reaktorgefäßdeckel 11 ein nach außen geschlossener Zylinder 12 aufgeschraubt ist. Der Zylinder kann eine ausreichende Menge Absorberstoff 3 aufnehmen, und ist an der dem Reaktorkessel zugewandten Öffnung mit einer Stahlplatte 13 dicht verschlossen (verschweißt). Am Reaktorkessel abgewandten geschlossenen Ende des Zylinders 12 ist hinter der Absorberstoffüllung 3 eine elektrisch fernauslösbare Sprengladung 14 angebracht. Im Störfall kann die Bedienungsmannschaft den Absorberstoff durch Zünden der Sprengladung in den Reaktorkessel treiben, und jeden noch vorhandenen Kernzerfall innerhalb des Reaktorkessels gefahrlos beenden.

Die in Zusatzpatent 2 beschriebene Einrichtung will alle nach einem Störfall noch im Reaktorkessel vorhandenen Kernreaktionen innerhalb des Reaktorkessels unterbinden.

Die Einsetzbarkeit der Einrichtung wird vor allem die mit Recht oft geforderte Sicherheit von Kernkraftwerken erhöhen. Bei Störfällen, die zum Schmelzen des Reaktorkernes 8 führen, wird verhindert, daß die zerfallsaktive Reaktorkernmasse den Boden des Reaktorkessels trifft und durchschmilzt, wie in Tschernobyl geschehen, und zur Nuklearverseuchung riesiger Landstriche geführt hat. Die Einrichtung stoppt die Kernreaktion schon beim Niedersinken der geschmolzenen Reaktorkernteile im Wirkungsbereich der Absorberrohre 4 bzw. 4 a. Die in Bodennähe des Reaktorkessels liegenden Absorberstoffbehälter 2 bzw. 2 a stoppen eine etwa noch vorhandene Kernreaktion und vermeiden, daß gefährliche Mengen aktiven Kernmaterials den Reaktorkesselboden bedrohen. Nach Einbau arbeitet die Einrichtung automatisch, will sagen, ihre Wirkung kann weder durch menschliches Fehlverhalten noch durch Sabotage ausgeschaltet werden. Ihre Funktion bleibt voll erhalten bei Erdbeben und Gewalteinwirkungen von außen. Der Reaktorkern, teilweise oder ganz geschmolzen, bleibt im Reaktorkessel eingeschlossen. Noch vorhandene zerfallsaktive Reaktorkernreste werden gestoppt durch die im Zusatzpatent 2 genannte Einrichtung, die durch die Bedienungsmannschaft auszulösen ist. Mit einem Beispiel und 2 Zeichnungen wird die Wirkung der Einrichtung beschrieben.Nach einem nicht beherrschbaren Störfall beginnt der Reaktorkern 8 bzw. 8 a zu schmelzen. Nachdem das abtropfende Kernmaterial über die Entfernung 7 bzw. 7 a in den Bereich der Absorberrohre 4 bzw. 4 a fällt, wird der Kernzerfall gestoppt, ein Vorgang, wie er mit Steuerstäben in Kernkraftwerken genutzt wird. Auf den Absorberstoffbehältern 2 bzw. 2 a liegen, ist der Kernzerfall ebenso gestoppt. Die Distanzbolzen 6 bzw. 6 a lassen die hochtemperierte Reaktorflüssigkeit den Reaktorkesselboden berühren und vermeiden Temperaturdifferenzen in den Reaktorkesselwänden. Die nahe am Reaktorkesselboden liegenden Absorberstoffbehälter 2 bzw. 2 a und die Absorberrohre 4 + 4 a sind mit Absorberstoff 3 gefüllt (Bor bzw. Cadmium). Diese Stoffe verhindern den Kernzerfall und die Hitzeentwicklung.

Die linke Hälfte der Zeichnung Blatt 1 stellt den Einbau der Einrichtung in betriebene Reaktorkessel dar. In der rechten Hälfte Kennzeichen a ist die Einrichtung für neu zu errichtende Kernrekatoren dargestellt.

Zusatzpatent 2 will nach einer Kernschmelze etwa im Reaktorkessel noch vorhandene Kernmaterialreste erreichen, und den Kernzerfall stoppen, damit wäre der gesamte Inhalt des Reaktorkessels in einen ungefährlichen Zustand überführt.

In Zeichnung Blatt 2 ist auf den Deckel des Reaktorkessels 11 ein am äußeren Ende geschlossener Zylinder 12 aufgeschraubt, der mit einer ausreichenden Menge Absorberstoff 3 gefüllt und an der dem Reaktorkesseldeckel zugewandtem Ende mit einem Stahldeckel 13 dicht verschweißt ist. Am geschlossenen äußeren Ende des Zylinders 12 ist hinter der Absorberstoffüllung 3 eine elektrisch fernauslösbare Sprengladung 14 angebracht. Die Bedienungsmannschaft kann die Sprengladung 14 aus sicherer Entfernung auslösen, den Absorberstoff 3 in den Reaktorkessel treiben, und damit jene Kernreaktion innerhalb des Reaktorkessels beenden.

Bezugszeichenliste

Claims

1. Einrichtung in flüssigkeitsgekühlten Kernreaktoren, die schweren Störfällen abschmelzendes Kernmaterial am Boden des Reaktorkessels auffängt, dadurch gekennzeichnet, daß ein wannenförmiger, mit Absorberstoff gefüllter Behälter, die Kernreaktion des schmelzenden abtropfenden Nuklearmaterials stoppt, und die weitere Erhitzung unterbindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus geeignet legierten Blechwerkstoffen hergestellte ein oder mehrteilige Absorberstoffbehälter (2) passender Form, Größe und Gewicht, am Boden des Reaktorkessels (1) aufgelegt werden. Der Rauminhalt dieser geschlossenen Absorberstoffbehälter (2) ist so bemessen, daß eine mit Sicherheit ausreichende Menge bekannter Absorberstoffe (3) (Bor bzw. Cadmium) eingefüllt werden kann, um bei einem Störfall die Nuklearreaktion der gesamten Masse eines Reaktorkernes zu unterbinden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eigengewicht der gefüllten Absorberstoffbehälter (2) ein Aufschwimmen mit Sicherheit verhindert.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Form der Absorberstoffbehälter (2) dem Boden bzw. der unteren Zylinderinnenwand des Reaktorkessels anpaßt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter den Absorberstoffbehältern (2) Distanzbolzen (6) angeschweißt sind. Im Zwischenraum 5 kann die hochtemperierte Reaktorflüssigkeit Boden und Wände berühren, so daß Temperaturdifferenzen in den Reaktorkesselwänden vermieden werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Absorberstoffbehältern (2) zahlreiche nach oben gerichtete, mit Absorberstoff (3) gefüllte Absorberrohre (4) dicht aufgeschweißt werden. Die Absorberrohre (4) sind oben verschlossen. Der Abstand der Absorberrohre (4) zueinander richtet sich nach ihrem nuklearen Wirkungsbereich. In der Mitte der Aufschweißstelle jedes Absorberrohres (4) auf die Absorberstoffbehälter sind diese durchbohrt, damit Absorberstoff 3 der Absorberrohre (4) und Absorberstoffbehälter (2) austauschen können.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauhöhe der vorgesehenen Absorberstoffbehälter (2) und Absorberrohre (4) nur so hoch ausgeführt wird (Maß 10), daß ein ausreichender Abstand 7 zum Reaktorkern erhalten bleibt. Diese Einrichtung erlaubt den Einbau in bereits betriebene Kernreaktoren.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei neu zu errichtenden Reaktorkesseln, die Absorberstoffbehälter (2 a) mit wesentlich längeren Absorberrohren (4 a) ausgerüstet sind. Im Katastrophenfall kann die nukleare Reaktion größerer Mengen geschmolzener Kernbrennstoffe im Nahbereich der Absorberrohre (4 a) gestoppt werden. Die längeren Absorberrohre (4 a) und der erforderliche Abstand (7 a) zum Reaktorkern (8 a) fordern eine größere Bauhöhe des Reaktorkessels (1 a). Die Differenz der Maße (10 und 10 a) erklärt die größere Höhe des neuentworfenen Reaktorkessels (1 a).