DE4206658A1 - Sicherheitseinrichtung gegen ueberdruckversagen eines kernreaktor-druckbehaelters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitseinrichtung gegen Überdruckversagen eines Kernreaktor-Druckbehälters bei ungenügender Kernkühlung.

Wird bei einem Kernkraftwerk im allgemeinen und bei einem Druckwasserreaktor-Kernkraftwerk im besonderen das äußerst unwahrscheinliche Versagen sämtlicher Kühleinrichtungen des Reaktorkerns unterstellt, so besteht die Gefahr, daß der Reaktorkern überhitzt wird. Bei einem Druckwasser-Kernkraft­ werk wird ein unzulässiger Überdruck im Primärkreis durch das Druckhaltesystem mit Sprüh- und Abblaseeinrichtungen vermieden. Ein Abblasebehälter dient dazu, den beim Öffnen der Druckhalter-, Abblase- und Sicherheitsventile und der Volumenregelsystem-Sicherheitsventile abgeblasenen Dampf zu kondensieren. Der Abblasebehälter ist zu etwa zwei Dritteln mit Wasser gefüllt, darüber befindet sich ein Stickstoff-Pol­ ster. Bei Druckwasserreaktoren herrscht im Primärkreis ein Druck von z. B. 158 bar.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, den Abblase-An­ sprechdruck im Kühlkreis eines Kernreaktors, insbesondere im Primärkreis eines Druckwasserreaktors, temperaturabhängig wesentlich zu reduzieren, so daß im sehr unwahrscheinlichen Falle der Überhitzung des Reaktorkerns der Primärkreisdruck auf Werte unter 30 bar automatisch herabgesetzt wird. Folglich ist Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitseinrich­ tung zu schaffen, welche die Erfüllung dieses Kriteriums gestattet und damit eine Barriere gegen Überdruckversagen des Kernreaktor-Druckbehälters bei Kernüberhitzung bildet.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe bei einer Sicher­ heitseinrichtung der eingangs genannten Art durch die folgenden Merkmale gelöst:

• - ein in das Innere des Druckbehälters ragendes und durch dessen Wand druckdicht hindurchgeführtes Druckrohr weist wenigstens eine im Druckbehälter-Innenraum angeordnete und durch einen Abschmelz-Dichtkörper abgedichtete Druckausgleichsöffnung auf,
• - der Abschmelz-Dichtkörper besteht aus einem Schmelzlot, welches bei einer Grenztemperatur von z. B. 600 bis 700°C auf­ schmilzt und die Druckausgleichsöffnung freigibt, während des Normalbetriebs dagegen die Druckausgleichsöffnung verschlos­ sen hält.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 11 angegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform ist das Druckrohr ein Abblaserohr und die Druckausgleichsöffnung eine Druckent­ lastungsöffnung. In diesem Falle dient die Sicherheitsein­ richtung zum direkten Druckabbau, wobei das Druckrohr außer­ halb des Druckbehälters als Abblaseleitung in einen Abblase­ behälter mündet. Das Druckrohr kann zum Zwecke des indirekten Druckabbaus jedoch auch ein Drucksteuerrohr sein, mit dem ein zur Reduzierung des Systemdrucks behälter-extern vorgesehenes Abblaseventil ansteuerbar ist. Was den Meßort und die Montage des Druckrohres angeht, so besteht eine vorteilhafte Ausfüh­ rungsform darin, daß das Druckrohr in hängender Anordnung durch einen Deckelstutzen des Druckbehälters dichtend hin­ durchgeführt ist und mit einem durch den Abschmelz-Dichtkör­ per abgedichteten Lochrohrkopf in das Innere des Druckbehäl­ ters ragt. Dieser Lochrohrkopf befindet sich dann z. B. in unmittelbarer Nähe der oberen Kerngitterplatte und würde bei einer Überhitzung des Kerns oder des oberen Kernbereiches die Temperaturerhöhung sehr schnell "fühlen".

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführung, bei der eine Deckeldurchführung nicht erforderlich ist, ist das Druckrohr mit einem mittels des Abschmelz-Dichtkörpers abgedichteten Lochrohrkopf unterhalb des Reaktorkerns, insbesondere inner­ halb eines unteren Kerngerüstes, positioniert und im Innen­ raum der Bodenkalotte abwärts und anschließend im Ringraum (zwischen Kernbehälter und Druckbehälterwand) aufwärts zu einer im Wandbereich zwischen den Hauptkühlmittelstutzen gelegenen druckdichten Durchführung verlegt. Da sich das untere Kerngerüst in unmittelbarer Nähe des Reaktorkerns befindet und metallisch-leitend mit dem Kernbehälter verbun­ den ist, so kann der Lochrohrkopf auch an dieser Stelle Kern­ überhitzungen zuverlässig und schnell "erfühlen".

Wird das Druckrohr als Abblaserohr ausgeführt, so ist es besonders vorteilhaft, wenn der Lochrohrkopf durch einen Rohrstopfen stirnseitig abgeschlossen ist und mehrere einan­ der benachbarte Druckausgleichsöffnungen in seiner Rohrman­ telwand aufweist, wobei die Druckausgleichsöffnungen durch eine auf die Rohrmantelwand aufgelötete Schmelzhülse abge­ dichtet sind. Dabei ist es zweckmäßig, aus Gründen der Redundanz und der Erzielung eines ausreichend großen Abblase­ querschnitts mehrere rohr-axial benachbarte Kränze von Druckausgleichsöffnungen vorzusehen. Der Rohrstopfen weist insbesondere ein konisches Profil mit abgerundeter Spitze auf, damit die normale Kühlmittelströmung im Inneren des Druckbehälters möglichst wenig beeinflußt wird.

Wird als Druckrohr ein Drucksteuerrohr verwendet, wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, dann kann der Durchlaß­ querschnitt des Rohres wie auch seiner Druckausgleichsöffnun­ gen kleiner gemacht werden als bei einem Abblaserohr. Bevor­ zugt ist ein als Drucksteuerrohr ausgebildetes Druckrohr an seinem in das Innere des Druckbehälters ragenden Ende insbe­ sondere durch einen Deckel abgeschlossen und weist an seiner Mantelwand wenigstens eine Druckausgleichsbohrung auf, inner­ halb welcher ein Metallkugelkörper in einen Abschmelz-Dicht­ körper eingebettet ist. Dabei empfiehlt es sich, daß die Druckausgleichsbohrung eine Schrägbohrung ist, deren Bohrungs­ achse schräg nach innen orientiert ist, so daß im Aufschmelz­ falle der Metallkugelkörper in den Innenraum des Drucksteuer­ rohres fällt. Als Schmelzlot für den Abschmelz-Dichtkörper hat sich eine Hartlot-Silberlegierung mit einem relativ hohen Silberanteil (von z. B. 50%) als vorteilhaft erwiesen. Durch die Schmelzlotlegierung läßt sich der gewünschte Grenztemperaturbereich einstellen, der vorteilhafterweise bei z. B. 700°C liegen kann. Ein Silberlot hat den Vorteil, daß es unterhalb der Ansprechtemperatur temperatur- und strahlungsresistent ist.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Reaktordruckbehäl­ ter mit einem als Abblaserohr ausgeführten Druckrohr, dessen Lochrohrkopf im Bereich des unteren Kerngerüstes positioniert ist,

Fig. 2 die Einzelheit II des Lochrohrkopfes aus Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein als Abblaserohr ausgebildetes Druckrohr, welches in hängender Anordnung durch einen Deckelstutzen des Druckbehälters dichtend hindurchgeführt ist,

Fig. 4 die Einzelheit IV aus Fig. 3, vergrößert im Detail,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel in einem Teil­ schnitt durch den oberen Bereich eines Reaktordruckbehälters mit einem als Drucksteuerrohr ausgebildeten Druckrohr und einem durch ein Schmelzlot abgedichteten Lochrohrkopf an seinem unteren Ende sowie mit Deckeldurchführung am oberen Ende des Druckrohrs, einer angeschlossenen Steuerleitung und einem schematisch angedeuteten Abblaseventil, und

Fig. 6 die Einzelheit V aus Fig. 4 vergrößert im Detail.

Der vereinfacht im Schnitt in Fig. 1 dargestellte Kernreak­ tor-Druckbehälter 1 (im folgenden: Druckbehälter) eines Druckwasser-Kernkraftwerks ist z. B. für eine thermische Reaktorleistung von 3765 MW, entsprechend einer elektrischen Bruttoleistung von 1300 MW, ausgelegt. Der Reaktorkern 2, welcher aus Brennelementen zusammengesetzt ist, von welchen nur ein einzelnes 3 dargestellt ist, wird mit Leichtwasser gekühlt, das über Einlaßstutzen 4 eintritt und in einem Ringraum 5 abwärts strömt (vgl. Strömungspfeile f1). Vom unteren Plenum 6 strömt das Kühlwasser durch den perforier­ ten unteren Rost 7 aufwärts durch die Kühlkanäle der Brenn­ elemente 3 (vgl. Strömungspfeile f2), wärmt sich darin auf und fließt dann vom oberen Plenum 8 durch Auslaßstutzen 9 und die daran angeschlossene (ausschnittsweise dargestellte) sogenannte heiße Primärkreisleitung 10 zu einem nicht darge­ stellten Dampferzeuger, wo es seine Wärme über wärmetauschen­ de Rohre an das Sekundärkühlmittel abgibt. Die Kühlwasser­ strömung durch den Reaktorkern 2, das obere Plenum 8 und die Austrittsstutzen 9 ist durch die schon erwähnten Strömungs­ pfeile f2 verdeutlicht. Vom Dampferzeuger wird das gekühlte Kühlwasser, auch als Primärkühlmittel bezeichnet, über die sogenannte kalte Primärkreisleitung (nicht dargestellt) zum Eintrittsstutzen 4 des Druckbehälters 1 wieder zurückge­ pumpt, so daß sich im Normalbetrieb ein kontinuierlicher Kreislauf einstellt. Im Normalbetrieb steht das Primärkühl­ mittel im Primärkreis und damit auch innerhalb des Druck­ behälters 1 unter einem Druck von ca. 158 bar, die Kühl­ mitteltemperatur am Austrittsstutzen 9 beträgt etwa 329°C. Der Reaktordruckbehälter 1 mit seinen Einbauten ist für diese Druck- und Temperaturbeanspruchung zuzüglich eines Sicherheitszuschlages ausgelegt. Er besteht aus einem topf­ förmigen Behälterunterteil 1A mit Bodenkalotte 11 und Ring­ flansch 12 an seinem oberen Ende, mit welchem der einen Gegenflansch 13 aufweisende gewölbte Deckel 1B dichtend ver­ schraubt ist (die Deckelschrauben sind nicht dargestellt, lediglich Schraubendurchgangsöffnungen 14). Von den Ein­ bauten seien nur die wichtigsten erwähnt: eine untere Sieb­ tonne 15, darüber mit geringem Abstand befindlich der schon genannte untere Rost 7, welcher den Boden eines Kernbehälters 16 bildet. Letzter ist mit einem Tragflansch 16.1 an einer Ringschulter 17 des Ringflansches 12 eingehängt und nimmt in seinem unteren Teil den Kern 2 mit den einzelnen Brenn­ elementen 3 auf. Der Kern 2 ist durch eine obere Gitterplat­ te 18 abgedeckt, auf welcher sich ein Führungsgerüst 19 ab­ stützt, dieses weist eine obere Tragplatte 19.1 auf. In einen Teil der Brennelemente tauchen Steuerstäbe 20 ein, und die von nicht näher dargestellten, oberhalb des Deckels 1B ange­ ordneten Steuerstabantrieben zur Reaktivitätssteuerung abge­ senkt oder angehoben werden können. Bei einer Vier-Loop-An­ lage befinden sich über den Umfang des Druckbehälters 1 ver­ teilt in der Ebene 21-21 abwechselnd vier Auslaßstutzen 9 und vier Einlaßstutzen 4. Das unter einem überkritischen Druck gehaltene und deshalb flüssige Kühlmittel bedeckt im Normalbetrieb nicht nur den Kern 2, sondern füllt auch das obere Plenum 8 etwa bis zur oberen Tragplatte 19.1 aus. Es ist deshalb eine wirksame Kühlung auch derjenigen Einbauten gewährleistet, die zwar selbst keine Wärme erzeugen (wie die Brennelemente 3), sondern durch Gamma-Strahlung einer soge­ nannten Gamma-Aufheizung unterliegen. Fällt der Wasserstand im Druckbehälter aufgrund eines sehr unwahrscheinlichen Aus­ falls aller Kühl- und Notkühleinrichtungen, so beginnt die Bauteiltemperatur (normalerweise ca. 400°C) zu steigen, und Wärme wird insbesondere durch Strahlung und Leitung verstärkt an den Druckbehälter 1 abgegeben, insbesondere dann, wenn der Wasserstand bis zur oberen Gitterplatte 18 oder noch etwas darunter abgefallen ist. Diese Überhitzung wird in dem noch relativ frühen Stadium von der Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung ausgenutzt, ein Überdruckversagen des Druckbehälters 1 bei der erwähnten ungenügenden Kernkühlung mit Sicherheit zu verhindern.

Hierzu ist ein in das Innere des Druckbehälters 1 ragendes und durch dessen Wand 22 druckdicht hindurchgeführtes Druck­ rohr 23 vorgesehen, welches wenigstens eine im als Ganzes mit 24 bezeichneten Druckbehälter-Innenraum angeordnete und durch einen Abschmelz-Dichtkörper 25 abgedichtete Druckaus­ gleichsöffnung 26 aufweist (vgl. Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2). Das Druckrohr 23 ist ein Abblaserohr und die Druck­ ausgleichsöffnung 26, dargestellt ist in Fig. 2 ein Loch­ rohrkopf 27 mit mehreren Druckausgleichsöffnungen 26, eine Druckentlastungsöffnung.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist das Druckrohr 23 mit einem mittels des Abschmelz-Dichtkörpers 25 abgedichteten Lochrohrkopf 27 unterhalb des Reaktorkerns 2 positioniert, vorzugsweise innerhalb des unteren Kerngerüstes oder Rostes 7, und zwar unmittelbar unterhalb einer Gitterplatte 7.1, auf welcher die Brennelemente 3 mit ihren unteren Enden oder Fußplatten aufgelagert sind. Der Lochrohrkopf 27 mit seinem Abschmelz-Dicht­ körper 25 bildet so einen Wärmefühler, der auf eine Kernüberhitzung sehr schnell reagieren kann. Der Abschmelz-Dicht­ körper 25 besteht hierzu aus einem Schmelzlot, welches bei einer Grenztemperatur im Bereich von z. B. 600 bis 700°C aufschmilzt und die Druckausgleichsöffnungen 26 freigibt, während des Normalbetriebs dagegen die Druckausgleichsöffnun­ gen 26 verschlossen hält. Als Schmelzlot ist ein Hartlot auf der Basis einer Silberlegierung mit einem hohen Silberanteil von z. B. 50% besonders gut geeignet, weil ein solches Hart­ lot bis oder bis nahe zu seiner Ansprechtemperatur keine Ermüdungserscheinungen zeigt und den druckdifferenz-bedingten Kräften standhält. Außerdem ist ein solches Lot strahlungs­ resistent. Das Druckrohr 23 ist mit einem ersten Rohrab­ schnitt 23.1 vom Lochrohrkopf 27 durch den unteren Rost 7 und die benachbarte Siebtonne 15 vertikal nach unten geführt, also im Innenraum der Bodenkalotte 11. Es ist dann bogenför­ mig mit Abstand zum Innenumfang als zweiter Rohrabschnitt 23.2 verlegt, bis zum Ringraum 5 zwischen Außenumfang des Kernbehälters 16 und Innenumfang des Druckbehälter-Unterteils 1A, wo es ab einer zweiten Abbiegestelle 23b (die erste Bie­ gestelle ist mit 23a bezeichnet) als gerades Rohrleitungs­ stück 23.3 vertikal aufwärts verlegt ist bis zu einer dritten Abbiegestelle 23c. Hier ändert sich die Richtung des Druck­ rohres 23 von achsparallel-vertikal in achsnormal-horizontal, und das Druckrohr wird durch eine druckdichte, nicht näher dargestellte Durchführung nach außen verlegt (siehe das dar­ gestellte äußere Rohrstück 23.4, welches zu einem in Fig. 1 nicht dargestellten Abblasebehälter führt).

Der Lochrohrkopf 27 (Fig. 2) ist durch einen Rohrstopfen 28 stirnseitig abgeschlossen. Der Lochrohrkopf 27 ist bevorzugt mit mehreren einander benachbarten Druckausgleichsöffnungen 26 in seiner Rohrmantelwand 29 versehen. Diese Mehrzahl der Druckausgleichsöffnungen 26 ist durch die schon erwähnte, auf die Rohrmantelwand 29 aufgelötete Schmelzhülse 25 abge­ dichtet. Die Schmelzhülse 25 sitzt paßgerecht auf einem ver­ jüngten Ende 30 des Druckrohres 23 und ist axial durch Anlage an der durch die Verjüngung gebildeten Schulter 31 abgesi­ chert. Es sind mehrere rohr-axial einander benachbarte Kränze 32 von Druckausgleichsöffnung 26 vorgesehen, im vorliegenden Falle drei. Jeder Kranz 32 umfaßt vier über den Umfang des Druckrohres 23 verteilte Druckausgleichsöffnungen 26. Der Rohrstopfen 28 weist, wie dargestellt, ein konisches Profil mit abgerundeter Spitze auf, er ist in das Ende des Druck­ rohres 23 eingesetzt und durch eine Ringschweißnaht 33 fixiert.

Das Druckrohr 23 nach Fig. 1 und 2 (und auch nach der noch zu erläuternden Fig. 3) ist ein Abblaserohr, so daß die Öffnungen 26 Abblaseöffnungen sind; das Druckrohr 23 führt außerhalb des Druckbehälters 1 zu einem Abblaseventil (nicht dargestellt), welches den Abblasedampf in einen Abbla­ sebehälter entlädt oder einspeist. Die Öffnung dieses Abbla­ seventils kann vorzugsweise druckgesteuert erfolgen derart, daß es öffnet, wenn ein von dem ankommenden Druckrohr 23 ab­ genommener Steuerdruck einen Mindestwert, z. B. 30 bar, er­ reicht. Im Normalbetrieb ist das Innere des Druckrohres 23 drucklos bzw. herrscht darin normaler Atmosphärendruck.

Im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 ist das Druckrohr 23 in hängender Anordnung durch einen Deckelstutzen 34 des Druckbehälters 1 dichtend hindurchgeführt und ragt mit einem durch den Abschmelz-Dichtkörper bzw. die Schmelzhülse 25 abgedichteten Lochrohrkopf 27 in das Innere 24 des Druck­ behälters 1 (vgl. Fig. 1). Der Deckelstutzen 34 ist durch ein an seinem Ende konisch erweitertes Schutzrohr 35 nach unten verlängert, das Lochrohr 23 ist auf seiner Länge mit Führungsringen 36 versehen, mittels welchen es axial wärmebe­ weglich gleitend am Innenumfang der Schutzrohres 35 bzw. des Deckelstutzens 34 geführt ist. Am äußeren Ende des Deckel­ stutzens 34 ist eine druckdichte Durchführung für das Druck­ rohr 23 vorgesehen, in dem ein Durchführungsgehäuse 37 mit seinem unteren Ende mit dem oberen Ende des Deckelstutzens 34 verschraubt und druckdicht verschweißt ist (Ringschweißnaht 38). Das Durchführungsgehäuse 37 bildet eine Aufnahme für eine konische Ringdichtung 39 und eine die Ringdichtung 39 in ihren Dichtsitz pressende Mutter 40 mit Kontermutter 41. Gegen ein mit einer kegeligen, umlaufenden Sitzfläche 60 versehenen Bund 61 des Druckrohres 23 ist ein erster Dicht­ ring 62 mit seinem unteren balligen Ende 63 gehalten; letzte­ res wird auch gegen eine konische Fläche 64 am Innenumfang des Durchführungsgehäuses 37 gepreßt. Das obere Ende des ersten Dichtringes 62 ist kegelig/ballig geformt. Der balli­ ge Teil 62a wird gegen das Druckrohr 23 gepreßt; gegen die umlaufende Kegelfläche 62b des ersten Dichtringes 62 wird der zweite Dichtring 65 mit einem nach unten vorspringenden ballig-konischen Ende 65a gepreßt, wobei der ballige Teil ge­ gen die konische Innenumfangsfläche 64 des Durchführungsgehäu­ ses 37 gehalten ist. Es ergeben sich mithin am Außenumfang des Druckrohres 23 und am Innenumfang (Innenumfangsfläche 64) des Durchführungsgehäuses 37 zwei umlaufende Dichtsitze 63/ 60, 63/64 bzw. 62/23, 65/64 der beiden Dichtringe 63/65 in bezug auf das Druckrohr 23 bzw. das Durchführungsgehäuse 37 und ferner ein um laufender Dichtsitz 62b/65a zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtring 62 bzw. 65.

An einen Ringflansch 42 des Durchführungsgehäuses 39 ist die Abblaseleitung 43 mit einem Ringflansch 43.2 druckdicht ange­ flanscht. Der Lochrohrkopf 27 im Beispiel nach Fig. 3 ist so ausgebildet wie derjenige nach Fig. 2. Der Vorteil der Sicherheitseinrichtung nach Fig. 1 und 2 im Vergleich zu derjenigen nach Fig. 3 ist, daß bei einem Brennelementwech­ sel und einem Abschrauben des Behälterdeckels 1B das Druck­ rohr 23 nicht entfernt zu werden braucht, was beim Beispiel nach Fig. 3 der Fall ist. Bei diesem Beispiel ist vorteil­ haft, daß das Druckrohr 23 bis zur oberen Gitterplatte bzw. bis nahe an diese Gitterplatte herangeführt werden kann, so daß eine Kernüberhitzung in einem frühen Stadium sehr schnell erkannt werden kann.

Im dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist das Druckrohr 230 ein Drucksteuerrohr, mittels welchem ein zur Reduzierung des Systemdrucks ein behälter-extern vorgesehenes Ventil 44 ansteuerbar ist. Hierzu ist das Druckrohr 230 durch einen Deckelstutzen 34 druckdicht hindurchgeführt (vgl. hierzu Fig. 3). Im Bereich des druckdichten Anschlus­ ses 45 einer Drucksteuerleitung 46 ist analog zu Fig. 3 eine druckdichte Verschraubung und Verschweißung vorgesehen. Die Drucksteuerleitung 46 ist an einen Steuerkolben 47 des Abblaseventils 44 angeschlossen, welches z. B. als ein Drei-We­ ge-Ventil ausgebildet ist, und der über Leitung 48 am Ab­ blaseventil 44 anstehende Systemdruck wird durch das Abblase­ ventil 44 zum (nicht dargestellten) Abblasebehälter über Leitung 49 umgeschaltet, wenn das Abblaseventil durch einen am Steuerkolben 47 anstehenden Steuerdruck in seine Auf­ stellung verlagert wird.

Das Drucksteuerrohr 230 kann im Vergleich zum Druckrohr 23 (Fig. 1 bis 3) in seinem Durchmesser kleiner sein; auch dieses Drucksteuerrohr hat einen "Wärmefühler" in Gestalt eines Abschmelz-Dichtkörpers 50, bestehend aus einem Schmelz­ lot, welches bei einer Grenztemperatur im Bereich von z. B. 600 bis 700°C aufschmilzt und die Drucksteuerleitung 230 freigibt, während des Normalbetriebs dagegen die Druckaus­ gleichsöffnung 51 verschlossen hält. Insbesondere ist das Drucksteuerrohr 230 (Fig. 6) an seinem in das Innere des Druckbehälters 1 (Fig. 4) ragenden Ende durch einen Deckel 52 abgeschlossen und weist in seiner Mantelwand wenigstens eine Druckausgleichsbohrung 51 auf, innerhalb welcher ein Metallkugelkörper 53 in einen Abschmelzdichtkörper 50 einge­ bettet ist. Besonders günstig ist es, wenn die Druckausgleichs­ bohrung 51 eine Schrägbohrung, wie dargestellt, ist, deren Bohrungsachse 51′ schräg nach innen orientiert ist, so daß im Aufschmelzfalle der Kugelkörper 53 in den Innenraum des Drucksteuerrohres 230 fällt. Dargestellt ist eine beidseiti­ ge Einbettung des Kugelkörpers 53, d. h. das Schmelzlot 50 verschließt die Druckausgleichsbohrung 51 sowohl außerhalb des Kugelkörpers 53 als auch innerhalb desselben.

In Fig. 5 (gleiche Teile zu Fig. 1 tragen im übrigen glei­ che Bezugszeichen) ist dargestellt, daß das Drucksteuerrohr 230 achsparallel zu den Steuerstäben 20, gewissermaßen als Meßlanze, durch das Führungsgerüst 19 und die an dessen Unter­ seite angeordnete obere Gitterplatte 18 hindurchgeführt ist bis zum Kopf eines Brennelementes 3, wo es in eine entspre­ chende Aufnahmebohrung 54 mit dem erforderlichen Wärmespiel eingefügt ist. In diesem Bereich wird, wenn der Kühlmittel­ spiegel (beim sehr unwahrscheinlichen Ausfall der Kühl- und Notkühleinrichtung des Kernreaktors) bis auf das Niveau der unteren Gitterplatte 18 oder noch tiefer abfällt, eine Übertemperatur durch den Lochrohrkopf 270 sehr schnell fest­ gestellt. Wenn diese den Grenzwert von z. B. ca. 700°C er­ reicht, schmilzt der Abschmelz-Dichtkörper 50 auf, und die Kugelkörper 53 werden durch den Differenzdruck in das Druck­ steuerrohr 230 gestoßen, so daß über die nun freien Druck­ ausgleichsöffnungen 51 sich der Druck bis hin zum Steuer­ kolben 47 ausgleichen kann. Dieser öffnet das Abblaseventil 44, und der mittelbar gesteuerte Druckausgleich in den Ab­ blasebehälter kann beginnen, der so lange andauert, bis der untere Grenzwert (unterhalb 30 bar) erreicht ist.

Claims (11)

1. Sicherheitseinrichtung gegen Überdruckversagen eines Kernreaktor-Druckbehälters bei ungenügender Kernkühlung, mit den folgenden Merkmalen:

• - ein in das Innere (24) des Druckbehälters (1) ragendes und durch dessen Wand druckdicht hindurchgeführtes Druckrohr (23, 230) weist wenigstens eine im Druckbehälter-Innenraum (24) angeordnete und durch einen Abschmelz-Dichtkörper (25, 50) abgedichtete Druckausgleichsöffnung (26, 51) auf,
• - der Abschmelz-Dichtkörper (25, 50) besteht aus einem Schmelzlot, welches bei einer Grenztemperatur im Bereich von z. B. 600 bis 700°C aufschmilzt und die Druckausgleichsöff­ nung (26, 51) freigibt, während des Normalbetriebs dagegen die Druckausgleichsöffnung verschlossen hält.

2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (23, 230) ein Abblaserohr und die Druckausgleichs­ öffnung (26) eine Druckentlastungsöffnung ist.

3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (230) ein Drucksteuerrohr ist, mit dem ein zur Reduzierung des Systemdrucks behälter-extern vorgesehenes Abblaseventil (44) ansteuerbar ist.

4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (23) in hängender Anordnung durch einen Deckel­ stutzen (34) des Druckbehälters (1) dichtend hindurchgeführt ist und mit einem durch den Abschmelz-Dichtkörper (25) abge­ dichteten Lochrohrkopf (27) in das Innere (24) des Druck­ behälters (1) ragt.

5. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (23) mit einem mittels des Abschmelz-Dichtkörpers (25) abgedichteten Lochrohrkopf (27) unterhalb des Reaktor­ kerns (2), insbesondere innerhalb eines unteren Kerngerüstes (7), positioniert ist und daß das Druckrohr (23) im Innen­ raum (6) der Bodenkalotte (11) abwärts und anschließend im Ringraum (5) zwischen Kernbehälter (16) und Druckbehälter-Wand (22) aufwärts zu einer im Wandbereich zwischen den Hauptkühlmittelstutzen (4, 9) gelegenen druckdichten Durch­ führung verlegt ist.

6. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochrohrkopf (27) durch einen Rohrstopfen (28) stirnseitig abgeschlossen ist, daß der Lochrohrkopf (27) mehrere einander benachbarte Druckausgleichsöffnungen (26) in seiner Rohrman­ telwand (29) aufweist und daß die Druckausgleichsöffnungen (26) durch eine auf die Rohrmantelwand (29) aufgelötete Schmelzhülse (25) abgedichtet sind.

7. Entlastungseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch mehrere rohr-axial einander benachbarte Kränze (32) von Druckausgleichsöffnun­ gen (26).

8. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrstopfen (28) ein konisches Profil mit abgerundeter Spitze aufweist.

9. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 sowie 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckrohr (23) außerhalb des Druckbehälters (1) als Abblaseleitung (43) in einen Abblasebehälter mündet.

10. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das als Drucksteuerrohr (230) ausgebildete Druckrohr an seinem in das Innere (24) des Druckbehälters (1) ragenden Ende insbe­ sondere durch einen Deckel (52) abgeschlossen ist und in seiner Mantelwand wenigstens eine Druckausgleichsbohrung (51) aufweist, innerhalb welcher ein Metallkugelkörper (53) in einen Abschmelzdichtkörper (50) eingebettet ist.

11. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsbohrung (51) eine Schrägbohrung ist, deren Bohrungsachse (51′) schräg nach innen orientiert ist, so daß im Aufschmelzfalle der Kugelkörper (53) in den Innenraum des Drucksteuerrohres (230) fällt.