EP0111828B1 - Kraftwerk - Google Patents

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EP0111828B1
EP0111828B1 EP83112271A EP83112271A EP0111828B1 EP 0111828 B1 EP0111828 B1 EP 0111828B1 EP 83112271 A EP83112271 A EP 83112271A EP 83112271 A EP83112271 A EP 83112271A EP 0111828 B1 EP0111828 B1 EP 0111828B1
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EP
European Patent Office
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building
power station
emergency
station according
switching
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EP83112271A
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English (en)
French (fr)
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EP0111828A2 (de
EP0111828A3 (en
Inventor
Kurt Dipl.-Ing. Borrmann
Perikles Dipl.-Ing. Mitzelis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kraftwerk Union AG
Original Assignee
Kraftwerk Union AG
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Publication date
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Publication of EP0111828A3 publication Critical patent/EP0111828A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H5/00—Buildings or groups of buildings for industrial or agricultural purposes
    • E04H5/02—Buildings or groups of buildings for industrial purposes, e.g. for power-plants or factories
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground

Definitions

  • the invention relates to a power plant with a reactor building and with separate structures for components and auxiliary systems.
  • Such a power plant is known (US-A-4 304 633).
  • the individual buildings are arranged one behind the other.
  • the turbine building is oriented in such a way that if a turbine blade breaks, the reactor is not hit by fragments.
  • Such a building arrangement alone does not provide protection against earthquake stress.
  • the invention has for its object to design a power plant that is less sensitive to earthquake stress than known systems and is therefore better suited to be installed in seismic zones.
  • the aim should be for the individual buildings to perform the slightest possible turning and tilting movements if the subsurface is assumed to be warped in the horizontal and vertical directions. At the same time, the additional effort required for this should be kept as low as possible.
  • each separate building largely corresponds to the footprint of the reactor building and that one or more power plant components or auxiliary systems are arranged in a separate building.
  • This solution avoids building units that are too small. It is based on the knowledge that the larger its base area at the same height, the smaller the swiveling movement that the building performs due to the earthquake acceleration. On the other hand, this type of construction also avoids buildings that are too large, which would require extremely strong and complex foundation slabs. The number of pipe and cable ducts connecting the individual buildings is also reduced.
  • Building floor areas according to the invention can be achieved, for example, by accommodating, for example, a power generator and a switchgear in a common building. This building is then the same size as the separate buildings for the reactor and for the turbogenerator. By combining two or more components in a building, the advantage is achieved that the base areas of the buildings are optimally used.
  • a particularly advantageous solution is obtained if, in a further development of the invention, when using a plurality of emergency power generators, these are accommodated in the common building in rooms adjoining two opposite fronts of the building and the switchgear assemblies are arranged in the rooms in between.
  • the common building for the emergency power generators and switchgear when the power plant is expanded by a second power plant block, the common building for the emergency power generators and switchgear can be expanded in an identical manner, i.e. be doubled.
  • the result is that the emergency power generators are assembled, disassembled and supplied with fresh air and cooling air in the shortest possible way even after doubling over the outer wall.
  • a particularly expedient construction results when the common building in the embodiment of the invention faces the reactor building with a front that is perpendicular to those front sides on which the rooms for the emergency power generators directly adjoin. With this orientation of the building described, the connection to the building for the steam generators requires much shorter cable lengths than in any other building orientation.
  • the central reactor building 2 has a circular floor plan. In addition to the nuclear reactor, it contains several heat exchangers for the secondary circuit (not shown). It also includes a variety of
  • a reactor auxiliary plant building 3 nestles directly on the reactor building 2.
  • the turbogenerator 4 is installed next to the reactor building 2 in a separate building, the machine house 5.
  • a switchgear building 6 is attached to the reactor auxiliary plant building 3. Behind the switchgear building 6 there is another small separate building 7, in which essentially four emergency power generators (not shown) are accommodated.
  • an emergency feed building 8 can still be seen at some distance from the reactor building 2. This contains several emergency feed devices (not shown). These buildings are connected to each other with channels 9 to 22, which accommodate the various pipes and electrical cables. The connections of the generator to the consumer network are omitted here for the sake of clarity.
  • Such a power plant 1 is sensitive to larger ground displacements or faults, such as could occur in areas prone to earthquakes.
  • FIG. 2 shows a nuclear power plant 23 according to the invention, in which only three buildings of approximately the same size are used per power plant block. These are the reactor building 24 with the nuclear reactor and the heat exchangers (not shown) for the secondary circuit, the building 25 for the turbogenerator 26 and a third one, the emergency power generators 27, 28, 29, 30, the associated switch positions 31, 32, 33, 34 and building 35 housing the emergency feed devices (not shown).
  • the reactor building 24 with the nuclear reactor and the heat exchangers (not shown) for the secondary circuit
  • the building 25 for the turbogenerator 26 and a third one
  • the emergency power generators 27, 28, 29, 30, the associated switch positions 31, 32, 33, 34 and building 35 housing the emergency feed devices (not shown).
  • All three buildings 24, 25, 35 shown in FIG. 2 maintain a safety distance from one another. As a result, there is a certain freedom of movement, which enables the pipe and cable connections laid in the ducts between the individual buildings to elastically absorb minor displacements between the buildings.
  • This nuclear power plant 23 shown in FIG. 2 can be doubled in terms of its electrical power, as indicated by dashed lines, by a second power plant block 39.
  • the emergency power generator, emergency feed and switchgear building 35, 40 assigned to the two power plant blocks are put together in mirror image or are combined from the outset in a correspondingly large building.
  • FIG. 3 shows a further development of the power plant 23, 39 of FIG. 2. While the reactor building 41 and the building 42 for the turbogenerator 43 are unchanged, the internal structure of the building 44 is for the emergency power generators 45, 46, 47, 48, Emergency feed devices and switchgear 49, 50, 51, 52 can be changed.
  • the four emergency power generators 45 to 48 and emergency feed devices are housed in pairs along opposing outer walls 53, 54 of this building and the associated switchgear in the rooms between the emergency power generators.
  • the building 44 is arranged in relation to the reactor building 41 such that that end face 55 of the building 44, which is located between two outer walls 53, 54 adjacent to the emergency power generators and emergency feeding devices, faces the reactor building 41.
  • the pipelines and the cable connections between the two buildings are similarly short to those of the exemplary embodiment in FIG. 2.
  • the two power plant control rooms can also be arranged and, if necessary, combined into one room area.
  • all emergency generators and emergency supply systems remain with this version in the case of the power plant, which consists of two power plant blocks, is accessible from the outside, which facilitates assembly and disassembly.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftwerk mit einem Reaktorgebäude und mit separaten Bauwerken für Komponenten und Hilfsanlagen.
  • Ein derartiges Kraftwerk ist bekannt (US-A-4 304 633). Hierbei sind die einzelnen Gebäude hintereinander angeordnet. Das Turbinengebäude ist so ausgerichtet, daß nach einem möglichen Bruch einer Turbinenschaufel der Reaktor nicht durch Bruchstücke getroffen wird. Eine derartige Gebäudeanordnung allein gewährt keinen Schutz gegen Erdbebenbeanspruchungen.
  • Bei der Aufstellung eines Kraftwerkes in erdbebengefährdeten Gebieten muß damit gerechnet werden, daß sich die einzelnen Gebäude gegenseitig verschieben und dabei gleichzeitig ihre Orientierung sowohl zu den Himmelsrichtungen wie auch zur Horizontalen ändern. Dabei darf es nicht passieren, daß Dampf- umd andere Versorgungsleitungen unterbrochen werden oder die Gebäudeneigungswinkel gegenüber der Horizontalen solche Werte einnehmen, daß eine weitere Nutzung ausgeschlossen wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftwerk zu entwerfen, das gegen Erdbebenbeanspruchungen weniger empfindlich ist als bekannte Anlagen und daher besser dafür geeignet ist in erdbebengefährdeten Zonen aufgestellt zu werden. Es soll vor allem angestrebt werden, daß die einzelnen Gebäude bei einer angenommenen Verwerfung des Untergrundes in horizontaler und vertikaler Richtung möglichst geringfügige Dreh- und Kippbewegungen vollführen. Zugleich soll der hierzu erforderliche Mehraufwand so gering wie möglich gehalten werden.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Grundfläche eines jeden separaten Bauwerkes weitgehend der Grundfläche des Reaktorgebäudes entspricht und daß in einem separaten Bauwerk eine oder mehrere Kraftwerkskomponenten oder Hilfsanlagen angeordnet sind.
  • Diese Lösung vermeidet zu kleine Gebäudeeinheiten. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Schwenkbewegung, die das Gebäude durch die Erdbebenbeschleunigung vollführt, umso geringer ausfällt, je größer seine Grundfläche bei gleicher Höhe ist. Andererseits werden bei dieser Bauweise auch allzu große Gebäude vermieden, die außerordentlich starke und aufwendige Fundamentplatten erfordern würden. Weiterhin wird die Anzahl der die einzelnen Gebäude verbindenden Rohr- und Kabelkanäle verringert.
  • Erfindungsgemäße Gebäudegrundflächen erzielt man beispielsweise dadurch, daß z.B.ein Trotstromaggregat und eine Schaltanlage in einem gemeinsamen Gebäude untergebracht sind. Dieses Gebäude ist dann genauso groß wie die separaten Gebäude für den Reaktor und für den Turbogenerator. Durch das Zusammenfassen von zwei oder mehr Komponenten in einem Gebäude wird der Vorteil erzielt, daß die Grundflächen der Gebäude optimal ausgenützt sind.
  • Eine besonders vorteilhafte Lösung ergibt sich, wenn in Weiterbildung der Erfindung bei der Verwendung mehrerer Notstromaggregate diese im gemeinsamen Gebäude in an zwei einander gegenüberliegenden Fronten des Gebäudes angrenzenden Räumen untergebracht und die Schaltanlagen in den dazwischen liegenden Räumen angeordnet sind. Bei dieser Unterteilung des Gebäudes für die Notstromaggregate und Schaltanlagen kann bei einer Erweiterung des Kraftwerks um einen zweiten Kraftwerksblock das gemeinsame Gebäude für die Notstromaggregate und Schaltanlagen in identischer Weise erweitert, d.h. verdoppelt werden. Dabei wird erreicht, daß die Notstromaggregate auch nach der Verdoppelung über die Außenwand auf kürzestem Wege montiert, demontiert und mit Frischluft und Kühlluft versorgt werden. Ebenso wichtig ist es, daß die Verdoppelung ohne Spiegelung des für den ersten Kraftwerksblock zuständigen Gebäudes für die Notstromaggregate und Schaltanlagen möglich ist. Dies ist deshalb wichtig, weil eine Spiegelung gegen des unterschiedlichen Aufbaues in den einzelnen unterschiedlichen Sektionen dieses Gebäudes mit einem erheblichen zusätlichen konstruktiven Aufwand sowohl hinsichtlich der Plane für die Bauwerke als auch der Einbauten verbunden ist.
  • Eine besonders zweckmäßige Bauausführung ergibt sich, wenn das gemeinsame Gebäude in Ausgestaltung der Erfindung mit einer Frontseite, die rechtwinklig zu jenen Frontseiten steht, an der die Räume für die Notstromaggregate unmittelbar angrenzen, dem Reaktorgebäude zugewandt ist. Bei dieser Orientierung des beschriebenen Gebäudes kommt man beim Anschluß an das Gebäude für die Dampferzeuger mit wesentlich kürzeren Kabellängen aus, als in jeder anderen Gebäudeorientierung.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den Figruren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein vorbekanntes Kernkraftwerk,
    • Fig. 2 ein um einen zweiten Kernreaktor erweiterbares Kernkraftwerk, bei dem die Notstromaggregate und die Schaltanlagen in einem gemeinsamen Gebäude untergebracht sind und
    • Fig. 3 ein Kernraftwerk ähnlich dem in der Fig. 2 dargestellten, bei dem das Gebäude für die Notstromaggregate und Schaltanlagen weiterentwickelt ist.
  • Die Fig. 1 zeigt anhand eines ausgeführten Kernkraftwerkes 1 die Anordnung der einzelnen Kraftwerksgebäude zueinander. Das zentrale Reäktorgebäude 2 hat einen kreisförmigen Grundriß. Es beinhaltet außer dem Kernreaktor mehrere Wärmetauscher für den Sekundärkreislauf (nicht dargestellt). Darüber hinaus beinhaltet es eine Vielzahl von
  • elektrischen Verbrauchern, die auch im Störfall bei einer Notabschaltung des Kernreaktors mit elektrischer Energie versorgt werden müssen. Unmittelbar am Reaktorgebäude 2 schmiegt sich ein Reaktorhilfsanlagengebäude 3 an.
  • Der Turbogenerator 4 ist neben dem Reaktorgebäude 2 in einem separaten Gebäude, dem Maschinenhaus 5, aufgestellt. Am Reaktorhilfsanlagengebäude 3 ist ein Schaltanlagengebäude 6 angebaut. Hinter dem Schaltanlagengebäude 6 befindet sich ein weiteres kleines separates Gebäude 7, in dem im wesentlichen vier Notstromaggregate (nicht dargestellt) untergebracht sind. Außerdem ist noch in einigem Abstand vom Reaktorgebäude 2 ein Notspeisegebäude 8 zu erkennen. Dieses enthält mehrere Notspeiseeinrichtungen (nicht dargestellt). Diese Gebäude sind untereinander mit Kanälen 9 bis 22 verbunden, die die verschiedenen Rohrleitungen und elektrischen Kabel aufnehmen. Die Anschlüsse des Generators an das Verbrauchernetz sind hier der Übersichtlichkeit wegen weggelassen werden.
  • Ein solches Kraftwerk 1 ist gegenüber größeren Bodenverschiebungen oder Verwerfungen, wie sie sich in stark erdbebengefährdeten Gebieten ereignen könnten, empfindlich. Jene Gebäude, die verhältnismäßig kleine Abmessungen haben, wie das Gebäude 7 für die Notstromaggregate, das Hotspeisegebäude 8 und das Schaltanlagengebäude 6 könnten bei gewissen Bodenbeschleunigungen relativ große Dreh- oder Kippbewegungen vollführen.
  • Die Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Kernkraftwerk 23, bei dem je Kraftwerksblock nur noch drei, etwa gleichgroße Gebäude verwendet werden. Es sind dies das Reaktorgebäude 24 mit dem Kernreaktor und den Wärmetauschern (nicht dargestellt) für den Sekundärkreislauf, das Gebäude 25 für den Turbogenerator 26 und ein drittes, die Notstromaggregate 27, 28, 29, 30, die zugehörigen Schaltenlagen 31, 32, 33, 34 und die Notspeiseeinrichtungen (nicht dargestellt) beherbergendes Gebäude 35. Infolge der Zusammenfassung der einzelnen Funktioseinheiten in drei verschiedenen Gebäuden ist die Anzahl der zwischen den Gebäuden in Kanälen 36, 37, 38 verlegten Rohr-und Kabelverbindungen deutlich vermindert worden. Hierdurch verringert sich zugleich aber auch das Bauvolumen sowohl hinsichtlich der Kanäle als auch der Gebäude.
  • Alle drei in der Fig. 2 gezeigten Gebäude 24, 25, 35 halten untereinander einen Sicherheitsabstand ein. Hierdurch ist ein gewisser Bewegungsspielraum gegeben, der es den zwischen den einzelnen Gebäuden in Kanälen verlegten Rohr- und Kabelverbindungen ermöglicht, geringfügige Verschiebungen zwischen den Gebäuden elastisch aufzufangen.
  • Infolge der Zusammenfassung der einzelnen Funktionseinheiten in nur drei Gebäuden sind diese in etwa so groß wie das Reaktorgebäude 24 geworden. Andererseits sind diese Gebäude auch nicht so groß, daß ihre Fundamente unverhältnismäßig dick ausgeführt werden müssen. Schließlich werden durch die Anordnung der Schaltanlagen 31, 32, 33, 34 zwischen den einzelnen Notstromaggregaten 27, 28, 29 und 30 und dem Reaktorgebäude 24 kurze Kabelanschlußlängen ermöglicht. Dieses in der Fig. 2 dargestellte Kernkraftwerk 23 kann hinsichtlich seiner elektrischen Leistung, wie gestrichelt angedeutet, durch einen zweiten Kraftwerksblock 39 verdoppelt werden. Dabei werden die, beiden Kraftwerksblöcken zugeordneten Notstromaggregat-, Notspeise-und Schaltanlagengebäude 35, 40 spiegelbildlich zusammengesetzt bzw. von vornherein in einem einzeigen entsprechend großen Gebäude vereinigt.
  • Die Fig. 3 zeigt eine Weiterentwicklung des Kraftwerks 23, 39 der Fig. 2. Während das Reaktorgebäude 41 und das Gebäude 42 für den Turbogenerator 43 unverändert sind, ist der innere Aufbau des Gebäudes 44 für die Notstromaggregate 45, 46, 47, 48, Notspeiseeinrichtungen und Schaltanlagen 49, 50,51,52 geändert werden.
  • So sind die vier Notstromaggregate 45 bis 48 und Notspeiseeinrichtungen paarweise längs einander gegenüberliegenden Außenwänden 53, 54 dieses Gebäudes und die zugehörigen Schaltanlagen in den Räumen zwischen den Notstromggregaten untergebracht. Außerdem ist das Gebäude 44 so zum Reaktorgebäude 41 angeordnet, daß jene Stirnseite 55 des Gebäudes 44, die sich zwischen zwei an die Notstromaggregate und Notspeiseeinrichtungen angrenzenden Außenwände 53, 54 befindet, dem Reaktorgebäude 41 zugewandt ist. Bei dieser Konstruktion sind die Rohrleitungen und die Kabelanschlüsse zwischen den beiden Gebäuden ähnlich kurz wie jene des Ausführungsbeispiels der Fig. 2.
  • Bei der Nachrüstung eines zweiten Kraftwerksblocks mit einem zweiten Reaktorgebäude 56, einem weiteren Maschinen haus 57 und einem weiteren Gebäude 58 für die Notstromaggregate, Notspeiseeinrichtungen und Schaltanlagen kann letzteres jedoch beim Zusammenbau mit dem Gebäude 44 - anders als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 - identisch mit jenem des ersten Reaktorblocks außgeführt werden. Dies erspart die Spiegelung des Gebäudes und der Bauelemente, wie sie bei einer Ergänzung des Gebäudes 33 für die Notstromaggregate, Notspeisesysteme und Schaltanlagen gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 notwendig geworden wäre. Hierdurch wird der Konsttruktionsaufwand sowohl für die Bauwerke als auch für Einbauten deutlich verbilligt. Außerdem grenzen nunmehr die beiden Schaltanlagenbereiche der beiden Kraftwerksblöcke direkt aneinander. Darüber können die beiden Kraftwerkswarten ausgeordnet und im Bedarfsfall zu einem Raumbereich zusammengefaßt werden. Schließlich bleiben bei dieser Ausführung alle Notstromaggregate und Notspeisesysteme auch bei dem aus zwei Kraftwerksblöcken bestehenden Kraftwerk von den Außenwenden her zugänglich, wodurch die Montage und Demontage erleichtert wird.

Claims (12)

1. Kraftwerk mit einem Reaktorgebäude und mit separaten Bauwerken für Komponenten und Hilfsanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfläche eines jeden separaten Bauwerkes (25, 42; 35, 40, 44, 58) weitgehend der Grundfläche des Reaktorgebäudes (24,41) entspricht und daß in einem separaten Bauwerk (35, 40, 44, 58) eine oder mehrere Kraftwerkskomponenten oder Hilfsanlagen (27 bis 34; 45 bis 52) angeordnet sind.
2. Kraftwerk nach Anspruch 1 mit Bauwerken für mindestens einen Dampferzeuger, mindestens einen Turbogenerator, mindestens eine Schaltanlage, mindestens eine Notspeiseeinrichtung und mindestens ein Notstromaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß das Notstromaggregat (27 bis 30; 45 bis 48) und die Schaltanlage (31 bis 34; 49 bis 52) in einem gemeinsamen, separat vom Reaktorgebäude (24, 41) und dem Gebäude (25,42) für den Turbogenerator aufgestellten weiteren Gebäude (35, 40, 44, 58) untergebracht sind.
3. Kraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung mehrerer Notstromaggregate (45 bis 48) diese im gemeinsamen Gebäude, in an zwei einander gegenüberliegenden Fronten (53, 54) des Gebäudes angrenzenden Räumen untergebracht und die Schaltanlagen (49 bis 52) in den dazwischenliegenden Räumen angeordnet sind.
4. Kraftwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gebäude (44, 58) mit einer Frontseite (55), die rechtwinklig zu jenen Frontseiten (53, 54) steht, an der die Räume für die Notstromaggregate (45 bis 48) unmittelbar angrenzen, dem Reaktorgebäude (41, 56) zugewandt ist.
5. Kraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- und Bedienwarte über den Schaltanlagen (31 bis 34, 49 bis 52) angeordnet ist.
6. Kraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß bei der Zusammenschaltung von zwei Kraftwerksblöcken die beiden Gebäude (44, 58) für die Schaltanlagen (49 bis 52) und Notstromaggregate (45 bis 48) gleichgerichtet aneinandergebaut sind.
7. Kraftwerk nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das beiden Kraftwerksblöcken gemeinsame Gebäude (44, 58) für die Schaltanlagen und Notstromaggregate eine für beide Kraftwerksblöcke zusammengefaßte Steuer- und Bedienungswarte enthält.
8. Kraftwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Notspeiseeinrichtungen in dem Gebäude (35, 40, 44, 58) für die Notstromaggregate und Schaltanlagen untergebracht sind.
9. Kraftwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Notspeiseeinrichtungen unter der Ebene, in der die Notstromaggregate (27 bis 30, 45 bis 48) und die Schaltanlagen (31 bis 34, 49 bis 52) aufgestellt sind, untergebracht sind.
10. Kraftwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanlagen (31 bis 34,49 bis 52), Notstromaggregate (27 bis 30,45 bis 48) und Notspeiseeinrichtungen zur Vermeidung von Rohr- und Kabelüberschneidungen in bestimmten, den festgelegten räumlichen Bereichen des Reaktorgebäudes (24, 41 ) zugeordneten Raumbereichen angeordnet sind.
11. Kraftwerk nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gebäude (24, 25, 35, 40, 41, 42, 44, 56, 57, 58) in einem gegenseitigen Abstand von mehr als einem Meter aufgestellt sind.
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EP0111828A3 EP0111828A3 (en) 1984-07-25
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