NO134918B - - Google Patents

Description

Understøttelse for atomreaktorbeholder.

Denne oppfinnelse vedrører en kom-

binert understøttelse for atomreaktorbeholder, strålingsskjerm og beholderkonstruksjon.

Det tenkbart værste uhell som kan skje

ved en atomreaktor, er et brudd på reak-tortrykkbeholderen eller en av reaktorens hovedkjølemiddel-ledninger med derav følgende eksotermiske, kjemiske reaksjo-

ner mellom brenslet og kjølemidlet, mode-ratoren eller andre materialer som befin-

ner seg i nærheten. Den energi som ville frigjøres ved et sådant uhell, ville bli tem-

melig høy, hovedsakelig avhengig av kjøle-midlets mengde og maksimaltemperatur;

også betydelige mengder damp ville dan-

nes, som omfatter gassformige spaltnings-produkter, f. eks. halogener og edelgasser.

For å hindre frigjøring av sådanne giftige produkter som følge av uhell av denne art, er der blitt bygget store trykk-beholdere i konvensjonell sfærisk eller sylindrisk form som sikkerhetsbeholdere om atomreaktoren og i det minste en del av reaktorens kjøleanordning. Disse behold-

ere er store, omstendelige å bygge og kost-

bare.

De hittil anvendte beholdere er dess-

uten utsatt for den risiko at farlige produkter lekker ut etter at reaktoruhell; de er heller ikke anordnet til å hindre at der fortsatt foregår atomreaksjoner og å opp-

ta varme som dannes ved radioaktiv spalt-

ing av produkter som inngår i brenslet. Hvis kjølemiddel går tapt ved uhellet, kan denne spaltingsvarme føre til at beholderen smel-

ter og ytterligere skadelig materiale fri-<g>jøres.

Formålet med oppfinnelsen er å skaffe

en forbedret, kombinert understøttelse for atomreaktorbeholder, strålingsskjerm og beholderkonstruksjon som omfatter et in-

dre kammer som danner en tørr brønn, i hvilken reaktorbeholderen er understøttet,

og et ytre, lukket kammer som befinner seg i en viss avstand fra det indre kammer og omslutter dette, idet en væskeansamling omgir reaktorbeholderen.

Den kombinerte understøttelse i hen-

hold til oppfinnelsen utmerker seg ved at det indre kammer er tett lukket og at væskeansamlingen er anordnet mellom det in-

dre og ytre kammer og omgir den tørre brønn, idet der er anordnet ledninger som tjener til å slippe den væske som fra reaktorbeholderen når ut i den tørre brønn, ut gjennom det indre kammer og direkte ut i væskeansamlingen.

Væskéansamlingen kan rekke fra et

nivå som ligger i det vesentlige under til et nivå som ligger i det vesentlige over reaktorkjernens nedre henholdsvis øvre begrensning.

Hensiktsmessig er der i væskeansamlingen anordnet et antall nedad konkave skjermer som har åpningen rettet nedad.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1

viser et lengdesnitt av en utførelse av gjen-standen for oppfinnelsen og fig. 2 et snitt av en annen utførelse.

I henhold til fig. 1 er en reaktorbehol-

der 10 forsynt med et hemisfærisk lokk 12 og understøttelsesorganer 14. Reaktorkjernen 16 befinner seg i det indre av trykkbe-holderen. Ledninger 18 og 20 for tilførsel av kjølemedium til reaktoren er tilkoblet ved beholderens 10 bunn. Utløpet 22 for reaktor-kjølemediet utgår fra lokket 12 og er ført gjennom en tunnel 24 i beholderanleggets vegger for utmatning til en egnet belast-ning. Reguleringselementer 26 strekker seg fra drivanordninger 28 i kjernen 16 for regulering av atomreaksjonen og reaktorens effektnivå.

En som biologisk skjerm utformet indre beholder 30 understøtter reaktorbeholderen 10 på organene 14 i et indre tørt kammer eller brønn 32. En ytterbeholder 34 omgir den indre beholder 30, slik at der fåes et kammer 36 mellom dem, som fra det nedre nivå 38 oppad er fylt med en masse eller ansamling av væske 40 med et øvre nivå 42. Den ytre beholder 34 er lukket og tettet ved den øvre ende ved et egnet, mot trykk motstandsdyktig deksel, f. eks. et hemisfærisk eller elliptisk stållokk 44, hvorav bare den nedre del er vist på fig. 1. Væskeansamlingen 40 strekker seg mer eller mindre ringformet rundt innerbeholderen 30. En eller flere tunneler 24 strekker seg gjennom ansamlingen 40. Gjennom en slik tunnel er kjølemiddelutløpet 22 ført. Ansamlingen 40 øker således avskjerm-ningseffekten av den betong eller annet lignende materiale som anvendes for innerbeholderen 30. Det tørre kammer eller brønnen 32 er oventil forsynt med en tilslutning som omfatter et nedre element 50, et øvre element 52, en eller flere skyvepla-ter 54 og tilslutningstetningen 56. Brønnen 32 er således tett lukket og utført til å kunne motstå midlere indre trykk.

Flere utløpsrør 60, hvis utløpsender er påsatt gjennombrytbare skiver 62, er ført ut gjennom innerbeholderens 30 vegg fra den tørre brønns 32 mellomliggende parti på et sted inntil reaktorbeholderen 10. En ringformet luftlomme 64 som er åpen nedad mot ansamlingen 40, er anordnet i en stilling for mottakelse av væske eller gass fra utløpsrørene 60. Et sylindrisk avsnitt 68 danner den nedadrettede forlengelse av en skillevegg 70 som strekker seg nedad fra et øvre horisontalt parti 72. Mellom denne vegg og innerbeholderen 30 fåes der derved forskjellige utstyrsrom 73 og 74. Den nedre forlengelse 68 av veggen 70 kan være forsynt med en takket eller fortannet nedre kant 76 som bevirker at gassblærer som trenger inn i ansamlingen 40, brytes opp og dispergeres. Flere nedadrettede skjermveg-ger 78 som er oppad konkave, er anordnet i det minste i en del av væskeansamlingen. De har til oppgave å øke kontakten mellom ansamlingens væske og gassfasen og å akkumulere den ikke kondenserbare fraksjon av gassene, når de stiger opp gjennom ansamlingen 40 og trer inn i skjermvegge-nes 78 nedre åpninger. Derved hindres disse gasser i å komme opp til væskeoverflaten 42. De tjener til å dempe støtbølger som frembringes i ansamlingen ved konden-sering av den kondenserbare fraksjon.

Under drift mottar den tørre brønn 32 den første uttømning av avgående væsker eller gasser fra reaktorbeholderen 10. Trykket øker til den verdi, ved hvilken de gjennombrytbare skiver gir etter, og de kondenserbare og ikke kondenserbare damper passerer ut gjennom utløpsrørene 60 og inn i luftlommen 64, hvorved den første støt-bølge og etterfølgende støtvirkninger mot vannet reduseres. De frigjorte damper ma-tes ut nedad og inn i ansamlingen 40 og passerer under den nedre kant 76 av veg-gens 70 forlengelse 68. Dampene stiger opp gjennom ansamlingen 40 i det ytre kammer 36 mot væskenivået 42. De kondenserbare damper kondenseres hurtig i den kjølige væske, de ikke kondenserbare men opp-løselige bestanddeler oppløses i væsken, de ikke kondenserbare bestanddeler avkjøles raskt og danner små blærer som stiger opp gjennom ansamlingen 40 for å oppfanges som gassansamlinger eller -lommer 80 i den øvre del av de nedad åpne skjermveg-ger 78, og eventuelt frigjort fast materiale i partikkelform avkjøles og- holdes igjen i ansamlingen 40.

Etter at skivene 62 er brutt gjennom, kan det i visse tilfelle være ønskelig å fylle den tørre brønn 32. Til dette formål er en ledning 106 med en ventil 108 med fjern-styring anordnet til å forbinde den øvre del av den tørre brønn 32 med den øvre del av ansamlingen 40. Derved drives der ikke kondenserbare gasser ut av den tørre brønn 32 eller føres der væske fra ansamlingens 40 øvre del direkte inn i den tørre brønn, slik at en umiddelbar fylling av brønnen understøttes.

Den på fig. 2 viste utførelse av en sik-kerhetsbeholder omfatter en innerbeholder

med reaktorunderstøttelse og skjermvegg

150 og med en øvre tilslutning 152 og et in-nerkammer eller tørr brønn 154, samt en ytterbeholder 156 som består av en sfærisk stålbeholder med en nedre tilslutning 158 og en øvre tilslutning 160. Et ytre kammer 162 er dannet mellom den indre og den ytre beholder, i hvilket er opprettholdt en ansamling 164 som holdes på et væskenivå

166. En tetning 167 er anordnet mellom be-holderne 150 og 156.

Reaktorbeholderen 168 understøttes i den tørre brønn 154 på vanlig vis og inneholder-reaktorkjernen 170. En termisk av-skjerming 172 med kjøleanordninger 174 er innebygget i den indre beholder 150 umid-delbart rett ut for kjernen 170 for demp-ning av gammastråling og avledning av gammastrålevarme. Inner- og ytterbehol-derne 150 og 156 understøttes av bæreorga-ner 176 på et egnet fundament 178.

På fig. 2 er ikke vist anordningene for tilførsel av kjølemiddel gjennom reaktorbeholderen 168 og anordningene for regulering av reaktoren, men disse deler av ut-styret finnes også ved denne utførelse på lignende måte som vist på fig. 1 eller i en annen kjent utførelse.

Flere utløpsrør 180 er ført radialt gjennom innerbeholderen 150 fra den øvre ende av den tørre brønn 154; disse rør er avbøyet nedad, slik at de med sine nedre åpne ender 182 befinner seg under væskens nivå 166. En trykkreguleringsledning 184 er over særskilte ledninger 186 forbundet med hvert av utløpsrørene 180 og holder den tørre brønn 154 og utløpsrørene på et slikt trykk at væskenivået 188 i rørene 180 holdes på et sted straks over de åpne nedre ender 182. Denne trykkregulering opprett-holdes ved hjelp av en differensialtrykk-regulator 190 som styrer en ventil 192 i en ledning 194 som står i forbindelse med den felles ledning 184.

Om det verste tenkbare uhell skulle inntreffe, stiger trykket i den tørre brønn 154 som følge av at væske eller gass fri-gjøres. Denne trykkøkning medfører straks en senkning av væskens nivå 188 i rørene 180, slik at dampene føres ut ned i ansamlingen 164 rett utenfor beholderen 150. Ikke kondenserbare gasser samler seg tilslutt i damprommet 196 over væskenivået 166.

En spesiell utførelse av en anordning ifølge fig. 2 hadde følgende data: For en atomreaktor med en effekt på 12,5 MW(e) har reaktorkjernen en effekt på 46,2 MW(t); vann som kjølemedium innføres ved 271° C og tas ut i delvis for-dampet form ved 277° C. Kjølemiddel-strømmen når opp til 1 560 000 kg/h inklu-sive 74 000 kg/h damp som ved trykk på 59,8 kg/cm- tilføres en turbingenerator med en effekt på 12 500 kW.

Ytterbeholderen består av en kule av stål med en diameter på 13,7 m og kon-struert for et indre trykk på 1,76 kg/cm<2>. Den av betong bestående indre beholder danner en tørr brønn med en indre diameter på 2,44 m og en ytre diameter på 4,88 m; denne brønn strekker seg opp til en høyde av 13,42 m i stålkulen. Det ring-formede ytre kammer inneholder 908 400 liter vann, i hvilket seksten utløpsrør av typen med en diameter på 20 cm munner ut i den tørre brønns øvre ende. Tempera-turøkningen i ansamlingen ved det farlig-ste tenkbare uhell er ikke større enn 5,6° C og trykkøkningen i det fri rom over væskenivået i det ytre kammer overskrider ikke 0,35 kg/cm<2>. Til denne konstruksjon anvendes 2020 tonn vanlig betong og 250 tonn stål, hvilke mengder er å sammenligne med den normale skjerm-, understøttelses- og utskytelseskonstruksjon for en 12,5 MW(e) reaktor som krever 7800 tonn betong om omkring 684 tonn stål.

Væsken i ansamlingen utgjøres for-trinnsvis av vanlig vann, men også andre væsker eller blandinger av sådanne kan anvendes i stedet, såsom de forskjellige en-og flerverdige materialer, f. eks. alkoholer, glykoler og glyceroler, for å unngå frysning og andre problemer.

Atomreaktorgifter som med fordel anvendes innenfor oppfinnelsens ramme, omfatter de forskjellige kjente forbindelser av bor, kadmium, gadolinium, sølv, dysprosi-um, samarium, europium, hafnium, kvikk-sølv og andre elementer med høye inn-fangningstverrsnitt for ikke-fisjonsnøy-troner, hvilke forbindelser er oppløselige i den anvendte væske i ansamlingen.

Claims (3)

1. Kombinert understøttelse for atomreaktorbeholder, strålingsskjerm og beholderkonstruksjon som omfatter et indre kammer som danner en tørr brønn, i hvilken reaktorbeholderen er understøttet, og et ytre, lukket kammer som befinner seg i en viss avstand fra det indre kammer og omslutter dette, idet en væskeansamling omgir reaktorbeholderen, karakterisert ved at det indre kammer er tett lukket og at væskeansamlingen er anordnet mellom det indre og det ytre kammer og omgir den tørre brønn, idet der er anordnet ledninger som tjener til å slippe den væske som fra reaktorbeholderen når ut i den tørre brønn, ut gjennom det indre kammer og direkte ut i væskeansamlingen.

2. Understøttelse i henhold til påstand 1, karakterisert ved at væskeansamlingen rekker fra et nivå som ligger i det vesentlige under til et nivå som ligger i det vesentlige over reaktorkjernens nedre henholdsvis øvre begrensning.

3. Understøttelse i henhold til påstand 1, karakterisert ved et antall nedad konkave skjermer anordnet i væskeansamlingen med åpningen rettet nedad. «Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peace-ful Uses of Atomic Energy». F.N., Gene-ve 1958, vol. 8, sidene 502, 516—517 og 532.