WO1998032134A1 - Kernreaktoranlage mit kühleinrichtung für kernschmelzenfänger - Google Patents

Kernreaktoranlage mit kühleinrichtung für kernschmelzenfänger Download PDF

Info

Publication number
WO1998032134A1
WO1998032134A1 PCT/EP1997/000183 EP9700183W WO9832134A1 WO 1998032134 A1 WO1998032134 A1 WO 1998032134A1 EP 9700183 W EP9700183 W EP 9700183W WO 9832134 A1 WO9832134 A1 WO 9832134A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nuclear reactor
area
cooling
container
cooling tubes
Prior art date
Application number
PCT/EP1997/000183
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar Wistuba
Josef Hollmann
Dietmar Bittermann
Manfred Fischer
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Priority to JP53359198A priority Critical patent/JP2001512563A/ja
Priority to PCT/EP1997/000183 priority patent/WO1998032134A1/de
Publication of WO1998032134A1 publication Critical patent/WO1998032134A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C9/00—Emergency protection arrangements structurally associated with the reactor, e.g. safety valves provided with pressure equalisation devices
    • G21C9/016—Core catchers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a nuclear reactor plant with a reactor pressure vessel and a device for collecting nuclear meltdown.
  • a device for collecting and cooling the meltdown of a reactor pressure vessel in which a prechamber is arranged below the RPV, which is connected to a spreading chamber via a channel.
  • the antechamber is roughly frustoconical and is bounded at the bottom by a refractory base that serves as a crucible.
  • the base should be made of a refractory ceramic or special stones.
  • the floor of the expansion chamber is covered with a heat-resistant material.
  • a reactor core container is known from DE-OS 2 234 782, in which a trough for collecting the core in the event of a meltdown is arranged below the fuel elements.
  • the trough on the side facing away from the core is designed in the manner of a heat sink in the form of a rib and is in contact with the water of a cooling circuit. In this way, the meltdown can be cooled.
  • the tub is arranged inside the RPV.
  • EP 0 563 739 AI discloses a nuclear reactor plant with a water-cooled reactor, in which the foundation arranged below the RPV is interspersed with coarse cooling channels which communicate with a water supply in a collecting basin.
  • German patent application 195 12 287.9 proposes a base body made of a material with high thermal conductivity with a prechamber, the base body and prechamber being penetrated by cooling tubes on the underside in the area of the underlying concrete structure.
  • the invention has for its object to provide a nuclear reactor plant with a device for collecting nuclear melt, in which there is sufficient cooling with simple manufacture to protect the base body and the bottom of the prechamber.
  • the object is achieved with a nuclear reactor system
  • cooling pipes are connected at the end to a container for coolant. This enables passive cooling without additional energy supply or other facilities.
  • the cooling works constantly and is almost fail-safe. Water is preferably used as the coolant.
  • the cooling tube can end at one end below the water level and at the other end above the water level in the container. This determines the direction of the coolant flow.
  • the evaporating coolant flows in the direction of the least resistance.
  • the coolant can condense in the container and can thus be returned to the cooling circuit.
  • the cooling tubes can be parallel to each other and alternately have a different flow direction. This ensures an even heat distribution in the cooling layer.
  • the container can at least partially enclose the area of the base body and the expansion chamber to be cooled in the circumferential direction. In this way, a compact construction of the cooling device in the reactor building is possible. This provides a central coolant supply.
  • cooling tubes penetrate the area to be cooled etv / a straight or arcuate, the two respective ends of the respective cooling tubes ending in the container on opposite sides of the area to be cooled. This makes processing and laying the cooling pipes particularly easy, and their arrangement is clear.
  • the tubes can also penetrate the area to be cooled approximately U-shaped, with their two ends on the same side of the end in the container to be cooled. As a result, the cooling pipes can be better processed in prefabrication due to the shortening compared to a straight version. If necessary, a favorable division of the cooling circuits can take place when individual tube groups are assigned to individual containers.
  • the cooling tubes can be laid at least partially inclined. In this way, the coolant flow in the cooling tubes is favored.
  • the concrete, in particular the base body, is preferably fire-resistant. In connection with passive cooling, a core melt is thus easy to control.
  • a cooling device for the cooling water can be provided in the container. Adequate cooling is thus guaranteed for longer periods of time.
  • the cooling device can have a sampling pipe and a drain pipe, the sampling pipe being arranged in the container in the area of its water surface and the drain pipe in the manner of a sprinkling device in a ceiling area of the nuclear reactor system and / or in the ceiling area of the expansion chamber and / or in a steam expansion area of the expansion chamber .
  • This provides a global cooling concept for the entire nuclear reactor plant in the event of a malfunction.
  • rising steam is condensed in the entire system, especially in the containment, and returned to the cooling circuit. This is also beneficial in terms of avoiding steam leakage.
  • the condensation of the steam reduces the pressure in the respective room or area.
  • One use of the invention is e.g. conceivable in the so-called EPR reactor.
  • a heat-conducting layer in particular one, between the base body and the cooling tubes Arrange metal plate.
  • the metal plate can also be firmly connected to the cooling tubes, so that there is a heat-conducting transition.
  • 1 shows a detail of a partial view of a nuclear reactor plant in longitudinal section with an RPV arranged therein along the line AA of FIG. 4; 2 shows the nuclear reactor plant in a section along line BB of FIG. 4;
  • FIG. 3 shows the nuclear reactor plant in a section along the line CC of FIG. 4;
  • FIG. 4 shows a cross section through a nuclear reactor plant in the area below the RPV along the line DD in FIG. 2 or 3;
  • FIG 5 shows an alternative nuclear reactor plant in a view corresponding to FIG 3
  • FIG. 6 shows the alternative nuclear reactor plant in a view corresponding to FIG. 4 and
  • FIG. 7 shows a further alternative nuclear reactor plant in a view corresponding to FIG. 6 or FIG. 4.
  • 1 and 2 show a detail of a partial view of a nuclear reactor plant in longitudinal section, in which a reactor pressure vessel (RPV) 1 is arranged in a reactor pit 3.
  • the reactor pit 3 is formed by a concrete structure 5, which is also the concrete structure of the building.
  • Concrete structure 5 is optionally arranged on a separate foundation 6, which is located in or on the ground. Further details of the RPV will not be discussed in more detail below - even if they are shown in the figures (clearly recognizable to a person skilled in the art).
  • Insulation 7, which surrounds the RPV 1, is arranged between the inner wall of the reactor pit 3 and the RPV 1. If necessary, the spaces between the insulation 7 and the RPV 1 or the wall of the reactor pit 3 can be ventilated externally, for which purpose air can be supplied from a ventilation shaft 8a via a ventilation line 8.
  • the RPV 1 contains a water-cooled reactor core, not shown.
  • the reactor pit 3 is cylindrical in the upper part and curved in the lower part, especially truncated cone. It has a crucible-like structure.
  • the crucible-like design is formed by a base body 9.
  • the intermediate space formed between the RPV 1 and the base body 9, which serves as a pre-chamber 11 for collecting meltdown, can optionally also be filled with a filler body, not shown, for displacing water.
  • the prechamber 11 is at its lowest point with a
  • the bulkhead or partition 15 completed.
  • the bulkhead or partition 15 is designed such that, in the event of a malfunction, it is destroyed after a predetermined time by meltdown that emerges from the RPV 1, as a result of which the path is cleared via a channel 17 in a spreading chamber 19.
  • the expansion chamber 19 is arranged laterally next to the RPV 1.
  • the expansion chamber 19 serves as a cooling space and as a repository for the meltdown.
  • the configurations for cooling the base body 9 and / or the base region of the expansion chamber 19 and the channel 17 are essential to the present idea.
  • the base region of the expansion chamber 19 and the base body 9 are made from a refractory material with low thermal conductivity. Refractory concrete is preferably used for this. This is very time-consuming and labor-intensive to manufacture.
  • the fire resistance extends up to a temperature of around 1800 ° C.
  • the base body 9 or also the base region of the expansion chamber 19 can be shown in FIG.
  • Elements e.g. be formed by circular sector or circular sector elements, which can also be arranged in disks or layers. This ensures good manufacturability and portability.
  • cooling pipes 23 of a cooling device are arranged in the concrete structure 5.
  • the function of the cooling device can be seen in FIG.
  • the area to be cooled is surrounded by a container 24 (see also FIG. 4), which serves as a coolant reservoir. Water is preferably used as the coolant. If necessary, two separate containers can also be provided which if necessary communicate with each other. In normal operation, the coolant can also be used for other purposes, such as other cooling tasks.
  • the cooling tube 23a shown in FIG. 2 by way of example for further cooling tubes of the device runs with its first end 23aa from the low bottom area 25 in close proximity below the base body 9 to an upper area 28 above the water level in the container 24, where its second end 23ab opens. In this way, a coolant flow is guaranteed in only one direction.
  • the coolant level is identified by reference numeral 26.
  • This cooling can work passively without additional energy supply.
  • the steam produced can escape into the container 24 and condense there again.
  • the cooling tubes 23 can preferably be laid at a slight incline, so that the coolant circuit is improved.
  • a removal pipe 30 is shown schematically, which extracts warm coolant from the container 24 in the area of the coolant surface and feeds it to a heat exchanger 31.
  • the cooled coolant must then be returned to the container 24. In the event of a fault, this can take place, for example, in such a way that it is above the RDB 1 is rained down and is supplied to the container 24 again via channels in the concrete structure 5, not shown. This also provides additional cooling of the RPV from the outside.
  • a further cooling device 32a in the manner of an irrigation device can also be provided in the upper region 28 of the container 24, so that the rising steam condenses and drips off in the container 24. If necessary, steam rising from the expansion chamber 19 (see arrow 19a in FIG. 1) can also be guided over a labyrinth 33, in which a further de-irrigation device 32b is then likewise provided. The condensed steam is then collected in a channel 35 and returned to the container 24.
  • FIG 3 shows the routing of the pipelines in the region of the expansion chamber 19, in accordance with FIG respective pipe ends recognizable). In this way, the coolant is evenly heated.
  • the cooling tubes 23 are designed in a straight line below the base body 9. This applies to the area of the expansion chamber 19 only for its central part. At the end, they are kinked in such a way that their ends end in parallel in an inclined wall 36 of the expansion chamber 19. The arrows at the ends of the cooling tubes indicate that there is also an opposite direction of coolant flow below the base body 9 and the expansion chamber 19. 5 and 6 describe an alternative embodiment in which the coolant tube 23 are guided differently.
  • the coolant tubes 23c below the expansion chamber are laid in a U or loop shape, their respective ends ending next to one another or parallel on the same side in the container 24. These coolant tubes 23c are easier to manufacture and install.
  • the two ends of a tube can be arranged at a slight angle to one another, so that a broad cooling layer is formed.
  • the cooling tubes 23c from the expansion chamber 19 and the base body 9 can lie one above the other.
  • FIG. 7 shows a further alternative embodiment, in which only the area below the base body 9 is penetrated by cooling tubes 23, which belong to a passive cooling device.
  • the area below the expansion chamber 19 is penetrated by a cooling coil 40, which is connected to a cooling device, not shown.
  • FIGS. 4, 6 and 7 also show details which are not described in any more detail and which relate specifically to the container 24 and its coolant inlet or outlet and speak for the person skilled in the art.
  • active cooling of the base body and the expansion chamber is also conceivable, in which case a special dimensioning of the entire cooling device, in particular the cooling pipes, is to be provided, since more heat can be dissipated during active cooling.
  • the cooling pipes can be laid, for example, at greater distances from one another and / or in a lower position in the concrete structure.
  • Various cooling strategies or methods can also be provided. For example, it may make sense to start active cooling only after a certain waiting time after a fault. This procedure is suitable for the case when the expanding meltdown is cooled from above by means of a spray device.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

Um bei einer Kernreaktoranlage mit Auffangeinrichtungen für Kernschmelze eine gute Beherrschung eines Störfalls zu erzielen, ist vorgesehen, dass der Betonbereich unterhalb des Reaktordruckbehälters mit einer passiven Kühleinrichtung versehen ist. Diese umfasst in der Betonstruktur (5) verlegte Kühlrohre (23, 23a, 23c), die endseitig in einem Behälter (24) mit Kühlmittel enden.

Description

Beschreibung
KERNREAKTORANLAGE MIT KÜHLEINRICHTUNG FÜR KERNSCHMELZENFÄNGER
Die Erfindung betrifft eine Kernreaktoranlage mit einem Reaktordruckbehälter und einer Einrichtung zum Auffangen von Kernschmelze.
Aus der DE 43 19 094 AI ist eine Einrichtung zum Auffangen und Kühlen von Kernschmelze eines Reaktordruckbehälter (RDB) bekannt, bei der unterhalb des RDB eine Vorkammer angeordnet ist, die über einen Kanal mit einer Ausbreitungskammer in Verbindung steht. Die Vorkammer ist etwa kegelstumpfförmig ausgebildet und ist nach unten hin von einem feuerfesten Sockel begrenzt, der quasi als Tiegel dient. Der Sockel soll aus einer feuerfesten Keramik oder speziellen Steinen hergestellt sein. Der Boden der Ausbreitungskammer ist mit einem wär eresistenten Material belegt.
Aus der DE-OS 2 234 782 ist ein Reaktorkernbehälter bekannt, bei dem unterhalb der Brennelemente eine Wanne zum Auffangen des Kerns im Falle einer Kernschmelze angeordnet ist. Zum Abkühlen ist die Wanne auf der dem Kern abgewandten Seite nach Art eines Kühlkörpers rippenartig ausgestaltet und mit dem Wasser eines Kühlkreislaufs in Kontakt. Auf diese Weise kann die Kernschmelze abgekühlt werden. Die Wanne ist dabei innerhalb des RDBs angeordnet .
Aus der EP 0 563 739 AI ist eine Kernreaktoranlage mit einem wassergekühlten Reaktor bekannt, bei der das unterhalb des RDBs angeordnete Fundament mit groben Kühlkanälen durchsetzt ist, die mit einem Wasservorrat in einem Auffangbecken kommunizieren.
Die Anordnungen nach dem Stand der Technik sehen zwar das
Auffangen der Kernschmelze vor, weisen jedoch keine optimale Kühlung der Kernschmelze auf. In der deutschen Patentanmeldung 195 12 287.9 ist ein Sockelkörper aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit mit einer Vorkammer vorgeschlagen, wobei Sockelkörper und Vorkammer an ihrer Unterseite im Bereich der darunterliegenden Betonstruktur von Kühlrohren durchsetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kernreaktoranlage mit einer Einrichtung zum Auffangen von Kernschmelze an- zugeben, bei der zum Schutz des Sockelkörpers und des Bodens der Vorkammer eine ausreichende Kühlung bei einfacher Herstellbarkeit gegeben ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kernreak- toranlage mit
• einem Reaktordruckbehälter,
• einem unterhalb des Reaktordruckbehälters angeordneten Ξockelkörper, der den Bodenbereich einer Vorkammer zum Auffangen von Kernschmelze bildet, und • einer seitlich neben dem Reaktordruckbehälter angeordneten Ausbreitungskammer für die Kernschmelze, wobei der Sockelkörper und der Bodenbereich der Ausbreitungskammer aus Beton gefertigt und auf einer Betonstruktur angeordnet sind, und wobei die Betonstruktur im Grenzbereich zum Sockelkörper und/oder zum Bodenbereich der Ausbreitungskammer von einer Vielzahl von Kühlrohren durchsetzt ist.
Auf diese Weise ist eine thermische Überlastung oder Zerstö- rung des Sockelkörpers und eine Penetration seiner Sohlplatte vermieden. Dies gilt besonders für den Langzeitbereich. Darüber hinaus ist die Einbringung der Kühlrohre sehr einfach, da sie in den einfachen Konstruktionsbeton der unter dem Sockelkörper befindlichen Betonstruktur eingelassen werden. Der aufwendig hergestellte Sockelkörper kann dann einfach darüber angeordnet werden. it Vorteil sind die Kühlrohre endseitig mit einem Behälter für Kühlflüssigkeit verbunden. Dadurch ist eine passive Kühlung ohne zusätzliche Energiezufuhr oder sonstigen Einrichtungen möglich. Die Kühlung arbeitet dabei ständig und ist nahezu ausfallsicher. Als Kühlmittel findet bevorzugt Wasser Anwendung .
Die Kühlröhre können jeweils mit ihrem einen Ende unterhalb des Wasserspiegels und mit ihrem anderen Ende oberhalb des Wasserspiegels im Behälter enden. Dadurch ist die Richtung des Kühlmittelflusses vorgegeben. Das verdampfende Kühlmittel strömt dabei in Richtung des geringsten Widerstandes . Im Behälter kann das Kühlmittel kondensieren und so wieder dem Kühlkreislauf zugeführt werden.
Die Kühlrohre können dabei nebeneinander parallel liegen und wechselweise eine unterschiedliche Durchflußrichtung haben. Damit ist eine gleichmäßige Wärmeverteilung in der kühlenden Schicht gegeben.
Der Behälter kann den zu kühlenden Bereich des Sockelkörpers und der Ausbreitungskammer in Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließen. Auf diese Weise ist ein kompakter Aufbau der Kühleinrichtung im Reaktorgebäude möglich. Es ist dadurch eine zentrale Kühlmittelzufuhr gegeben.
Es ist von Vorteil, wenn die Kühlrohre den zu kühlenden Bereich etv/a gerade oder bogenförmig durchsetzen, wobei die beiden jeweiligen Enden der jeweiligen Kühlrohre auf gegen- überliegenden Seiten des zu kühlenden Bereichs im Behälter enden. Damit gestaltet sich die Verarbeitung und Verlegung der Kühlrohre besonders einfach, wobei deren Anordnung übersichtlich ist.
Die Rohre können den zu kühlenden Bereich auch etwa U-fόrmig durchsetzen, wobei ihre beiden Enden auf derselben Seite des zu kühlenden Bereichs im Behälter enden. Die Kühlrohre lassen sich dadurch bei einer Vorfertigung durch die Verkürzung gegenüber einer gestreckten Ausführung besser verarbeiten. Gegebenenfalls kann bei einer Zuordnung von einzelnen Rohrgruppen zu einzelnen Behältern eine günstige Aufteilung der Kühlkreisläufe erfolgen.
Die Kühlrohre können zumindest teilweise geneigt verlegt sein. Auf diese Weise ist der Kühlmittelfluß in den Kühlroh- ren begünstigt. Der Beton, insbesondere des Sockelkörpers, ist bevorzugt feuerfest ausgeführt. In Verbindung mit der passiven Kühlung ist somit eine gute Beherrschbarkeit einer Kernschmelze gegeben.
Zusätzlich kann eine Kühleinrichtung für das Kühlwasser im Behälter vorgesehen sein. Damit ist auch für längere Zeitbereiche eine ausreichende Kühlung gewährleistet.
Die Kühleinrichtung kann ein Entnahmerohr und ein Ablaufrohr haben, wobei das Entnahmerohr im Behälter im Bereich seiner Wasseroberfläche und das Ablaufrohr nach Art einer Beregnungseinrichtung in einem Deckenbereich der Kernreaktoranlage und/oder im Deckenbereich der Ausbreitungskammer und/oder in einem Dampfausbreitungsbereich der Ausbreitungskammer ange- ordnet ist. Auf diese Weise ist ein globales Kühlkonzept für die gesamte Kernreaktoranlage im Störfall gegeben. Speziell wird somit auch aufsteigender Dampf in der gesamten Anlage, insbesondere im Containment, kondensiert und dem Kühlkreislauf wieder zugeführt. Dies ist auch im Hinblick auf eine Vermeidung eines Dampfaustritts günstig. Zusätzlich wird durch die Kondensation des Dampfes der Druck im jeweiligen Raum oder Bereich vermindert. Ein Einsatz der Erfindung ist z.B. beim sogenannten EPR-Reaktor denkbar.
Weiterhin isc es auch möglich, zwischen dem Sockelkörper und den Kühlrohren eine wärmeleitende Lage, insbesondere eine Metallplatte anzuordnen. Auf diese Weise ist eine gute Wärmeverteilung in der Schicht gegeben, wobei gleichzeitig bei einem theoretischen Durchdringen von Kernschmelze die Betonstruktur zwischen den Kühlrohren geschützt ist. Die Metallplatte kann dabei auch fest mit den Kühlrohren verbunden sein, so daß ein wärmeleitender Übergang gegeben ist.
Die Erfindung, weitere Details und Vorteile werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1 einen Ausschnitt einer Teilansicht einer Kernreaktoranlage im Längsschnitt mit einem darin angeordneten RDB entlang der Linie AA von FIG 4; FIG 2 die Kernreaktoranlage in einem Schnitt entlang der Linie BB von FIG 4;
FIG 3 die Kernreaktoranlage in einem Schnitt entlang der Linie CC von FIG 4 ;
FIG 4 einen Querschnitt durch eine Kernreaktoranlage im Be- reich unterhalb des RDBs entlang der Linie DD in FIG 2 oder 3 ;
FIG 5 eine alternative Kernreaktoranlage in einer Ansicht entsprechend FIG 3 ;
FIG 6 die alternative Kernreaktoranlage in einer Ansicht ent- sprechend FIG 4 und
FIG 7 eine weitere alternative Kernreaktoranlage in einer Ansicht entsprechend FIG 6 oder FIG 4.
In den nachfolgenden Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Details - auch in unterschiedlichen Figuren unterschiedlicher Ausführungsvarianten - mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Unterscheidungen sind gegebenenfalls durch Indizes gekennzeichnet. Die Beschreibung bezieht sich dabei auf mehrere Figuren einer Ausführungsform gleichzeitig, auch wenn gegebe- nenfalls nur eine Figur genannt ist. FIG 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt einer Teilansicht einer Kernreaktoranlage im Längsschnitt, bei der ein Reaktordruckbehälter (RDB) 1 in einer Reaktorgrube 3 angeordnet ist. Die Reaktorgrube 3 ist dabei von einer Betonstruktur 5 gebildet, die gleichzeitig die Betonstruktur des Gebäudes ist. Die
Betonstruktur 5 ist dabei gegebenenfalls auf einem getrennten Fundament 6 angeordnet, das sich im oder auf dem Erdreich befindet. Auf nähere Details des RDBs wird im weiteren nicht näher eingegangen - auch wenn diese (für den Fachmann klar erkennbar) in den Figuren dargestellt sind.
Zwischen der Innenwand der Reaktorgrube 3 und dem RDB 1 ist eine Isolierung 7 angeordnet, die den RDB 1 umgibt. Gegebenenfalls können die Zwischenräume zwischen der Isolierung 7 und dem RDB 1 bzw. der Wand der Reaktorgrube 3 fremdbelüftet sein, wozu über eine Belüftungsleitung 8 aus einem Lüftungs- schacht 8a Luft zuführbar ist.
Der RDB 1 enthält einen nicht näher dargestellten wasserge- kühlten Reaktorkern. Die Reaktorgrube 3 ist im oberen Teil zylindrisch und im unteren Teil gewölbt, speziell kegelstumpfför ig, ausgebildet. Sie weist dabei eine tiegelartige Struktur auf. Die tiegelartige Ausbildung ist von einem Sok- kelkörper 9 gebildet. Der zwischen dem RDB 1 und dem Sockel- körper 9 gebildete Zwischenraum, der als Vorkammer 11 zum Auffangen von Kernschmelze dient, kann gegebenenfalls auch mit einem nicht näher dargestellten Füllkörper zum Verdrängen von Wasser ausgefüllt sein.
Die Vorkammer 11 ist an ihrer tiefsten Stelle mit einer
Schott- oder Trennwand 15 abgeschlossen. Die Schott- oder Trennwand 15 ist derart ausgebildet, daß sie im Störfall nach einer vorgegebenen Zeit von aus dem RDB 1 austretender Kernschmelze zerstört wird, wodurch der Weg über einen Kanal 17 in einer Ausbreitungskammer 19 freigegeben ist. Die Ausbreitungskammer 19 ist dabei seitlich neben dem RDB 1 angeordnet. Die Ausbreitungskammer 19 dient quasi als Kühlraum und als Endlager für die Kernschmelze.
Wesentlich für die vorliegende Idee sind die Ausgestaltungen zur Kühlung des Sockelkörpers 9 und/oder des Bodenbereichs der Ausbreitungskammer 19 und des Kanals 17. Der Bodenbereich der Ausbreitungskammer 19 und der Sockelkörper 9 sind aus einem feuerfesten Material niedriger Wärmeleitfähigkeit gefertigt. Hierzu wird bevorzugt ein feuerfester Beton verwendet. Dieser ist in seiner Herstellung sehr zeit- und arbeitsaufwendig. Die Feuerfestigkeit reicht bis zu einer Temperatur von etwa 1800°C.
Gegebenenfalls kann der Sockelkörper 9 oder auch der Boden- bereich der Ausbreitungskammer 19 von nicht näher gezeigten
Elementen, z.B. von kreissektor- oder kreisringsektorförmigen Elementen, die auch in Scheiben oder Lagen angeordnet sein können, gebildet sein. Dadurch ist eine gute Herstell- und Transportierbarkeit gegeben.
Zur Funktion von Vorkammer 11, Ausbreitungskanal 17 und Ausbreitungskammer 19 wird ausdrücklich auf die eingangs beschriebenen Schriften verwiesen, wobei insbesondere die in der deutschen Patentanmeldung 195 12 287.9 beschriebenen Ver- fahrensweisen bezüglich der Behandlung der Kernschmelze sinngemäß für die hier beschriebene Kernreaktoranlage gelten und zum Offenbarungsumfang dieser Beschreibung gehören.
Im Grenzbereich zwischen der Betonstruktur 5 und dem Sockel- körper 9 bzw. dem Bodenbereich der Ausbreitungskammer 19 sind in der Betonstruktur 5 Kühlrohre 23 einer Kühleinrichtung angeordnet. In FIG 2 ist die Funktion der Kühleinrichtung erkennbar. Der zu kühlende Bereich ist von einem Behälter 24 umgeben (siehe auch FIG 4), der als Kühlmittelreservoir dient. Als Kühlmittel dient bevorzugt Wasser. Gegebenenfalls können auch zwei getrennte Behälter vorgesehen sein, die ge- gebenenfalls miteinander kommunizieren. Im normalen Betrieb kann das Kühlmittel gegebenenfalls auch für andere Zwecke, z.B. andere Kühlaufgaben, verwendet werden.
Das beispielhaft für weitere Kühlrohre der Einrichtung gezeigte Kühlrohr 23a in FIG 2 verläuft dabei mit seinem ersten Ende 23aa vom niedrigen Bodenbereich 25 in dichter Nähe unterhalb des Sockelkörpers 9 entlang in einen oberen Bereich 28 oberhalb des Wasserspiegels im Behälter 24, wo sein zwei- tes Ende 23ab mündet. Auf diese Weise ist nämlich ein Kühlmittelfluß in nur einer Richtung gewährleistet. Mit dem Bezugszeichen 26 ist der Kühlflüssigkeitsspiegel bezeichnet.
Beim Erwärmen der Kühlflüssigkeit innerhalb des Kühlrohrs 23a am Sockelkörper 9 findet eine Dampfbildung statt, wobei durch den durch die hohe Wassersäule oberhalb des ersten Endes 23aa im unteren Bereich 25 gebildete Druck der Dampf in den oberen Bereich 28 entweicht, dort kondensiert und niederschlägt. Auf diese Weise ist ein gleichmäßiger Kühlmittelfluß in Richtung vom unteren Bereich 25 zum oberen Bereich 28 gewährleistet (siehe auch Pfeile für die Flußrichtung) .
Diese Kühlung kann also ohne weitere Energiezufuhr passiv arbeiten. Der entstehende Dampf kann in den Behälter 24 entwei- chen und dort wieder kondensieren. Die Kühlrohre 23 können wie gezeigt bevorzugt leicht geneigt verlegt sein, so daß der Kühlmittelkreislauf verbessert ist.
Dazu ist schematisch ein Entnahmerohr 30 gezeigt, die dem Be- hälter 24 im Bereich der Kühlmitteloberfläche warmes Kühlmittel entzieht und einem Wärmetauscher 31 zuführt.
Das abgekühlte Kühlmittel muß anschließend dem Behälter 24 wieder zugeführt werden. Dies kann beispielsweise im Störfall derart erfolgen, daß es über die schematisch gezeigte Abreg- nungseinrichtung 32 (oder einfachen Sprühleitungen) über dem RDB 1 abgeregnet und über nicht näher dargestellte Kanäle in der Betonstruktur 5 dem Behälter 24 wieder zugeführt wird. Auf diese Weise ist auch eine zusätzliche Kühlung des RDB von außen gegeben.
Es kann auch im oberen Bereich 28 des Behälters 24 eine weitere Kühleinrichtung 32a ( FIG 2) nach Art einer Abreg- nungseinrichtung vorgesehen sein, so daß der aufsteigende Dampf kondensiert und in dem Behälter 24 abtropft. Gegebe- nenfalls kann auch aus der Ausbreitungskammer 19 aufsteigender Dampf (siehe Pfeil 19a in FIG 1) über ein Labyrinth 33 geführt sein, in dem dann ebenfalls eine weitere Abreg- nungseinrichtung 32b vorgesehen ist. Der kondensierte Dampf wird dann in einem Kanal 35 aufgefangen, und dem Behälter 24 wieder zugeführt.
FIG 3 zeigt entsprechend FIG 2 die Führung der Rohrleitungen im Bereich der Ausbreitungskammer 19. Hier ist zu erkennen, daß die Rohrleitungen 23 für die jeweiligen Bereiche unter- halb der Ausbreitungskammer 19 und des Sockelkörpers 9 gegebenenfalls mit gegenseitiger Kühlmittelflußrichtung verlegt sind (durch die Anordnung der jeweiligen Rohrenden erkennbar) . Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Kühlmittelerwärmung gegeben.
FIG 4 zeigt einen Querschnitt durch die Betonstruktur 5 im Bereich der Grenzfläche unterhalb des Sockelkörpers 9 etwa entlang der Linie DD. Die Kühlrohre 23 sind unterhalb des Sockelkörpers 9 geradlinig ausgestaltet. Dies gilt für den Bereich der Ausbreitungskaiαmer 19 lediglich für ihren mittleren Teil. Endseitig sind sie abgeknickt, derart, daß sie mit ihren Enden parallel in eine schräge Wand 36 der Ausbreitungskammer 19 münden. Durch die Pfeile an den Enden der Kühlrohre ist angedeutet, daß dort ebenfalls eine gegenläufige Kühlmittelflußrichtung unterhalb des Sockelkörpers 9 und der Ausbreitungskammer 19 stattfindet. Die FIG 5 und 6 beschreiben eine alternative Ausführungsform, bei der die Kühlmittelröhre 23 anders geführt sind. Die Kühlmittelrohre 23c unterhalb der Ausbreitungskammer sind u- oder schleifenförmig verlegt, wobei ihre jeweiligen Enden neben- einander oder parallel an der selben Seite im Behälter 24 enden. Diese Kühlmittelrohre 23c sind einfacher herstell- und verlegbar.
Wie in den FIG 5 und 6 angedeutet, können die beiden Enden eines Rohres leicht schräg zueinander versetzt angeordnet sein, so daß eine breite kühlende Schicht entsteht. Im übrigen ist hier auch gut zu erkennen, daß in gewissen überlappenden Bereiche B die Kühlrohre 23c von der Ausbreitungskammer 19 und des Sockelkörpers 9 übereinander liegen können.
Die FIG 1 und 2 gelten im übrigen für die alternativen Aus- führungsformen sinngemäß.
FIG 7 zeigt eine weitere alternative Ausführung, bei der le- diglich der Bereich unterhalb des Sockelkörpers 9 von Kühl- rohren 23, die zu einer passiven Kühleinrichtung gehören, durchsetzt ist. Der Bereich unterhalb der Ausbreitungskammer 19 ist von einer Kühlschlange 40 durchsetzt, die mit einer nicht näher gezeigten Kühleinrichtung verbunden ist.
Hier ist beispielsweise eine zusätzliche aktive Kühlung denkbar, die unter Umständen auch steuerbar ist. Damit kann durch eine entsprechende Steuerung für die ausgeflossene Kernschmelze eine spezielle Kühlung, gegebenenfalls nach einem bestimmten Programm, durchgeführt werden. Dies ist insbesondere für einen Langzeitbereich von großem Interesse. In den Figuren 4,6 und 7 sind auch nicht näher bezeichnete Details gezeigt, die speziell den Behälter 24 und seinen Kühlmittelzu- oder -ablauf betreffen und für den Fachmann für sich sprechen. Prinzipiell ist auch eine aktive Kühlung des Sockelkörpers und der Ausbreitungskammer denkbar, wobei dann eine spezielle Dimensionierung der gesamten Kühleinrichtung, insbesondere der Kühlrohre, vorzusehen ist, da bei einer aktiven Kühlung mehr Wärme abgeführt werden kann. Dazu können die Kühlrohre beispielsweise in größeren Abständen zueinander und/oder in einer tieferen Lage in der Betonstruktur verlegt sein. Es können auch verschiedene Kühlstrategien oder -verfahren vorgesehen sein. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, erst nach einer bestimmten Wartezeit nach einem Störfall mit der aktiven Kühlung zu beginnen. Diese Verfahrensweise eignet sich für den Fall, wenn die sich ausbreitende Kernschmelze von oben mittels einer Sprüheinrichtung gekühlt wird.
Selbstverständlich sind beliebige Kombinationen der oben beschriebenen Merkmale im Rahmen des fachmännischen Könnens denkbar, ohne daß der Grundgedanke der vorliegenden Idee verlassen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Kernreaktoranlage mit
• einem Reaktordruckbehälter (1) , • einem unterhalb des Reaktordruckbehälters angeordneten Sockelkörper (9), der den Bodenbereich einer Vorkammer (11) zum Auffangen von Kernschmelze bildet, und
• einer seitlich neben dem Reaktordruckbehälter (1) , angeordneten Ausbreitungskammer (19) für die Kernschmelze, wobei der Sockelkörper (9) und der Bodenbereich der Ausbreitungskammer (19) aus Beton gefertigt und auf einer Beton- struktur (5) angeordnet sind, und wobei die Betonstruktur (5) im Grenzbereich zum Sockelkörper (9) und/oder zum Bodenbereich der Ausbreitungskammer (19) von einer Vielzahl von Kühlrohren (23, 23a, 23c) durchsetzt ist.
2. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, wobei die Kühlrohre (23, 23a, 23c) endseitig mit einem Behälter (24) für Kühlflüssigkeit verbunden sind.
3. Kernreaktoranlage nach Anspruch 2, wobei die Kühlrohre (23, 23a, 23c) jeweils mit ihrem einen Ende unterhalb des Kühlmittelspiegels (26) und mit ihrem anderen Ende (23ab) oberhalb des Kühlmittelspiegels (26) im Behälter (24) enden.
4. Kernreaktoranlage nach Anspruch 3, wobei die Kühlrohre (23, 23a, 23c) parallel nebeneinander liegen und wechselweise eine entgegengesetzte Durchflußrichtung haben.
5. Kernreaktoranlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Behälter (24) den zu kühlenden Bereich des Sockelkörpers (9) und der Ausbreitungskammer (19) in Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließt.
6. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, wobei die Kühlrohre
(23, 23a, 23c) den zu kühlenden Bereich etwa gerade oder bogen- för ig durchsetzen und die beiden jeweiligen Enden der jeweiligen Kühlrohre (23 ,23a, 23c) auf gegenüberliegenden Seiten des zu kühlenden Bereichs im Behälter (24) enden.
7. Kernreaktoranlage nach Anspruch 5, wobei die Kühlrohre (23, 23a, 23c) den zu kühlenden Bereich etwa u-förmig durchsetzen und ihre beiden Enden auf derselben Seite des zu kühlenden Bereichs im Behälter (24) enden.
8. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kühlrohre (23, 23a, 23c) zumindest teilweise geneigt verlegt sind.
9. Kernreaktoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Beton feuerfest ist.
10. Kernreaktoranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, wobei eine Kühleinrichtung für das Kühlmittel im Behälter (24) vorgesehen ist.
11. Kernreaktoranlage nach Anspruch 10, wobei die Kühleinrichtung ein Entnahmerohr (30a) und ein Ablaufröhr (30b) hat, wobei das Entnahmerohr (30a) im Behälter (24) im Bereich des Kühlmittelspiegels (26) und das Ablaufrohr (30b) nach Art einer Beregnungseinrichtung (32) in einem Deckenbereich der
Kernreaktoranlage und/oder im Deckenbereich der Ausbreitungskammer (19) und/oder in einem Dampfausbreitungsbereich der Ausbreitungskammer (19) angeordnet ist.
12. Kernreaktoranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Kühlmittel Wasser dient.
13. Kernreaktoranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Sockelkörper (9) und den Kühlrohren (23, 23a, 23c) eine wärmeleitende Lage, insbesondere eine Metallplatte, angeordnet ist.
PCT/EP1997/000183 1997-01-16 1997-01-16 Kernreaktoranlage mit kühleinrichtung für kernschmelzenfänger WO1998032134A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53359198A JP2001512563A (ja) 1997-01-16 1997-01-16 冷却装置を備えた原子炉設備
PCT/EP1997/000183 WO1998032134A1 (de) 1997-01-16 1997-01-16 Kernreaktoranlage mit kühleinrichtung für kernschmelzenfänger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP1997/000183 WO1998032134A1 (de) 1997-01-16 1997-01-16 Kernreaktoranlage mit kühleinrichtung für kernschmelzenfänger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1998032134A1 true WO1998032134A1 (de) 1998-07-23

Family

ID=8166481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1997/000183 WO1998032134A1 (de) 1997-01-16 1997-01-16 Kernreaktoranlage mit kühleinrichtung für kernschmelzenfänger

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2001512563A (de)
WO (1) WO1998032134A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104051030A (zh) * 2013-09-16 2014-09-17 国核（北京）科学技术研究院有限公司 非能动堆芯熔融物捕集系统
US20150357057A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-10 Babcock & Wilcox Mpower, Inc. Nuclear reactor cavity floor passive heat removal system
US10748667B1 (en) 2020-01-08 2020-08-18 John S. Alden Nuclear fission passive safety and cooling system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4612558B2 (ja) * 2006-02-22 2011-01-12 株式会社東芝 コアキャッチャーおよび原子炉格納容器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2625357A1 (de) * 1976-06-04 1977-12-08 Kraftwerk Union Ag Kernreaktor
FR2435784A1 (fr) * 1978-07-20 1980-04-04 Commissariat Energie Atomique Chaudiere nucleaire refroidie par de l'eau, comportant une structure d'arret de materiaux fondus
EP0533529A1 (de) * 1991-09-20 1993-03-24 Framatome Betonstrukturschutz- und Kühlvorrichtung eines Kernreaktores, dessen Spaltzone nach einem Unfall eine Schmelzung erfährt
EP0563739A1 (de) * 1992-04-02 1993-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Kernreaktoranlage mit Auffangseinrichtung für einen abschmelzenden Reaktorkern und Verfahren zum Betrieb einer solchen Kernreaktoranlage
DE19512287C1 (de) * 1995-04-05 1996-08-08 Siemens Ag Einrichtung zum Auffangen von Kernschmelze aus einem Reaktordruckbehälter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2625357A1 (de) * 1976-06-04 1977-12-08 Kraftwerk Union Ag Kernreaktor
FR2435784A1 (fr) * 1978-07-20 1980-04-04 Commissariat Energie Atomique Chaudiere nucleaire refroidie par de l'eau, comportant une structure d'arret de materiaux fondus
EP0533529A1 (de) * 1991-09-20 1993-03-24 Framatome Betonstrukturschutz- und Kühlvorrichtung eines Kernreaktores, dessen Spaltzone nach einem Unfall eine Schmelzung erfährt
EP0563739A1 (de) * 1992-04-02 1993-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Kernreaktoranlage mit Auffangseinrichtung für einen abschmelzenden Reaktorkern und Verfahren zum Betrieb einer solchen Kernreaktoranlage
DE19512287C1 (de) * 1995-04-05 1996-08-08 Siemens Ag Einrichtung zum Auffangen von Kernschmelze aus einem Reaktordruckbehälter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104051030A (zh) * 2013-09-16 2014-09-17 国核（北京）科学技术研究院有限公司 非能动堆芯熔融物捕集系统
US20150357057A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-10 Babcock & Wilcox Mpower, Inc. Nuclear reactor cavity floor passive heat removal system
US9911514B2 (en) * 2014-06-09 2018-03-06 Bwxt Mpower, Inc. Nuclear reactor cavity floor passive heat removal system
US10748667B1 (en) 2020-01-08 2020-08-18 John S. Alden Nuclear fission passive safety and cooling system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001512563A (ja) 2001-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0706707B1 (de) Einrichtung zum auffangen und kühlen von kernschmelze
DE69503606T2 (de) Ein system zur passiven wärmeabfuhr aus dem innenraum einer kernreaktorschutzhülle
EP0730776B1 (de) Vorrichtung zum rückhalten einer kernschmelze innerhalb des ausbreitungsraums einer kernreaktoranlage
DE4032736C2 (de) Kühleinrichtungen im Fundamentbereich eines Kernreaktors zur Kühlung einer Kernschmelze in einem hypothetischen Störfall
DE2719613A1 (de) Gasgekuehlter hochtemperatur- kernreaktor
DE69206094T2 (de) Betonstrukturschutz- und Kühlvorrichtung eines Kernreaktores, dessen Spaltzone nach einem Unfall eine Schmelzung erfährt.
CH670011A5 (de)
DE2840086A1 (de) Kernreaktoranlage mit einer auffangeinrichtung fuer einen abschmelzenden reaktorkern
DE1277456B (de) Druckgasgekuehlter Leistungsreaktor
WO1998032134A1 (de) Kernreaktoranlage mit kühleinrichtung für kernschmelzenfänger
EP0819309B1 (de) Einrichtung zum auffangen von kernschmelze aus einem reaktordruckbehälter
EP0766264B1 (de) Kernreaktoranlage mit Kühleinrichtung für Kernschmelzenfänger
DE2625357C3 (de) Atomkernreaktor in einer ihn einschließenden, gekühlten Sicherheitshülle
DE3035103C2 (de) Kernkraftwerk mit einer Sicherheitshülle
DE2813848C2 (de)
DE3002641A1 (de) Kerntechnische anlage
DE876322C (de) Waermeisoliertes Gebaeudedach
DE19653205C1 (de) Auffangraum für eine Schmelze, insbesondere eine Kernschmelze einer Kernkraftanlage
EP0736877B1 (de) Kernschmelzeauffangvorrichtung mit Wasserverdrängunganordnung
EP0756288B1 (de) Behälter zur Aufnahme und Ausbreitung von Kernschmelze sowie Kernkraftanlage mit einem solchen Behälter
DE3030510C2 (de)
EP0835511A1 (de) Kernreaktor mit kernschmelzenkühlung im ausbreitungsraum
DE2506293A1 (de) Hochtemperaturreaktor mit geschlossenem gaskuehlkreislauf
DE2908338C3 (de) Biologische Abschirmung
DE2417290A1 (de) Kraftwerk im innenraum eines kuehlturmes

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN JP KR RU TR UA US

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 1998 533591

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09356404

Country of ref document: US