Lagerhalle für mit warmeerzeugendem radioaktivem Material gefüllte Behalter
Die Erfindung betrifft eine Lagerhalle für mit warmeer- zeugendem, radioaktivem Material gefüllte Behalter nach dem Oberoegπff des Patentanspruchs 1.
Aus "Nuclear Engineering International", Oktober 1980, SS 53-54 ist eine Lagerhalle dieser Art bekannt, bei der die beiden Hallenlangswandungen als Beluftungswandungen ausge- bildet sind. Die von beiden Hallenlangswandungen ausgehenden Kuhl_.uftstrome treffen etwa in der Hallenmitte zusammen unα werden dort umgelenkt. Der die mittlere Umlenkzone bildende Bereich wird nicht mit Behaltern besetzt, um die Umlenkung der Bodenstromungen in auf die Beluftungswandungen geπch- tete Ruckstromungen nicht zu beeinträchtigen. Die Kuhlluft- emlasse sind jeweils mit einem Einbau versehen, der den Stromungswiderstand der Naturzugluftstrome erhöht.
Aus der CH-PS 664414 ist eine andere Lagerhalle der gat- tungsgemaßen Art bekannt, bei der zusätzlich im Bereich ei- nes jeden Kuhlluftauslasses ein Einbau mit Luftleitblechen zur Aufteilung des Kuhlluftstroms in mehrere ubere nander- liegende Teilstrome vorgesehen ist. Nur eine Hallenwandung ist als Beluftungswandung ausgebildet, und der Langstrans- portgang ist nahe der anderen Hallenwandung angeordnet. Durch die Auffacherung der Teilstrome und deren Anstromung der Behalter m unterschiedlichen Hohen wird bereits die Effektivität des konvektiven Wärmeübergangs erhöht, wobei zusätzlich ein ausgezeichneter Strahlenschutz erreicht wird. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß αie Na- turzugluftkuhlung innerhalb der Lagerhalle wesentlich von einer Minimierung des Stromungswiderstandes in den Kuhlluft- einlassen abhangig ist. Eine Umlenkung ist allerdings aus Strahlenschutzgrunden unvermeidbar, so daß zumindest ein Z- formiger Kuhlluftkanal in solchen Abmessungen notwendig ist,
daß ein direktes Austreten der Strahlung von den zu kühlenden Behaltern zuverlässig vermieden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Naturzugluftstrome in den Innenraum der Lagerhalle zu verbessern und dadurch die Effektivität der Behalterkuhlung zu erhohen.
Zur Losung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 vor. Die gekrümmten Luftfuhrungs- lamellen im Ubergangsbereich zwischen dem Kuhlluftemlaß und einem zum Kuhlluftauslaß fuhrenden Kanalabschnitt bewirken eine Vergleichmaßigung der Kuhlluftstromung und vermindern die mit Reibungsverlusten verbundenen Turbulenzen. Die Reibungsverluste infolge der aus Strahlenschutzgrunden notwendigen Umlenkung in dem Z-formigen Kuhlluftkanal werden minimiert. Die Luftauffacherung beim seitlichen Anströmen der Behalter wird begünstigt.
Der angestrebte Effekt einer Verringerung von Stromungsverlusten laßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch verbessern, daß die Abluftauslasse im oberen Bereich einer dem Kuhlluftkanal gegenüberliegenden Hallenwandung angeord- net sind und jeweils wenigstens einen L-formigen Abluftabschnitt aufweisen und daß an der Umlenkstelle des L-formigen Abluftkanalabschnittes gekrümmte Luftfuhrungslamellen eingebaut sind, die die Stromungsbahn der Abluft im Umlenkbereich vergleichmaßigen und in einen im wesentlichen vertikalen Ka- nalabschnitt einlenken.
Die Luftfuhrungslamellen können beispielsweise als Segmente von Hohlzylindern und/oder als gekrümmte Tragflachen ausgebildet sein. Die Krümmungsradien der Luftfuhrungslamellen sollten von innen nach außen zunehmen. Zur weiteren Vergleichmaßigung der Strömung können die umströmten Eckbereiche von Kuhlluftemlaß und -auslaß abgerundet oder abgeschrägt sein. Dadurch ergibt sich auch eine Verkürzung der Stromungswege für die an den Umlenkstellen innen stromenden Stromungsfaden und dementsprechend eine partielle Verkürzung der Stromungswege.
Die Außenecken der Z- bzw. L-formigen Kuhlluft- und Ab- luftkanale sind m Weiterbildung der Erfindung mit als Strahlungsfallen wirkenden Elementen besetzt. Zusätzlich oder alternativ können die Kanalwanαe mit strahlenabsorbie- rendem Material belegt sein. Ferner kann das Material der Kanalwande mit einem strahlenabsorbierenden Material gemischt sein; beispielsweise kann dem Beton der Kanalwande eine Bohrverbindung beigemischt sein.
Die Außenecken der Kuhlluft- und Abluftkanale werden von der Luftströmung nicht oder nur unwesentlich angeströmt.
Dies kann bei einer Weiterbildung der Erfindung zur Verbesserung des Strahlenschutzes dadurch genutzt werden, daß die als Strahlungsfallen wirkenden Elemente in gegenseitigem Abstand angeordnete Vorsprunge sind. Diese Vorsprunge sind vorzugsweise m vertieften Wandmulden im Eckbereich eingeordnet .
Die Vorteile der Erfindung sind nicht nur bei der bevorzugten Anordnung nutzbar, bei der nur eine Hallenwandung als Beluftungswandung ausgebildet ist und der Langstransportgang an die andere Hallenwandung gelegt ist. Der Effekt der Verbesserung der Naturzugluftkuhlung laßt sich auch bei solchen Lagerhallen nutzen, bei denen die Abluftauslasse im Deckenbereich angeordnet sind.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind m den Unteranspruchen gekennzeichnet.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispielen naher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine schematische vertikale Schnittansicht durch eine erste Ausfuhrungsform der Lagerhalle, wobei an den jeweils ersten Umlenkstellen im Ubergangsbereicn zwischen Kuhlluftemlaß und dem zum Kuhlluftauslaß fuhrenden Kanalabschnitt einerseits und in einem L-formigen Abluftkanal gekrümmte Luftfuhrungslamellen eingebaut sind; Figur 2 einen vergrößerten Teilschnitt mit einem abgewandelten Kuhlluftkanal, bei dem die Außenecken des Z-formi-
gen Kuhlluftkanals mit als Strahlungsfallen wirkenden Vor- sprungen besetzt sind; und
Figur 3 eine alternative Lagerhallenanordnung mit zwei einander gegenüberliegenden Beluftungswandungen, deren Kuhl- luftkanale mit gekrümmten Luftfuhrungslamellen versehen sind.
Die in Figur 1 dargestellte Lagerhalle weist eine Kuhl- luftwandung 1 und eine Abluftwandung 2, ferner einen ebenen Boden 3 und ein Dach 4 auf. In der Wandung 1 sind mehrere Z- formige Kuhlluftkanale 10 ausgebildet, von denen nur einer dargestellt ist. In der gegenüberliegenden Wandung 2 sind mehrere L-formige Abluftauslasse 20 angeordnet, von denen ebenfalls nur einer dargestellt ist. Jeder Kuhlluftkanal hat einen Kuhlluftemlaß 11, durch den Kuhlluft KL etwa hoπzon- tal eingesaugt wird, einen daran anschließenden, etwa vertikal verlaufenden Kanalabschnitt 12 und einen im unteren Ende des Kanalabschnitts 12 in Bodennahe angeordneten Kuhlluftauslaß 13.
Die Kuhlluft KL wird mittels eines durch freie Konvekti- onsstromung entstehenden Druckgefalles in den Z-formigen
Kuhlluftkanal 10 eingesaugt und zu dem zugehörigen Kuhlluftauslaß 13 gefuhrt. Von dort umströmt die Kuhlluft die Behalter in der in Figur 1 schematisch dargestellten Weise, wobei Warme von den Behaltern auf die Kuhlluft übertragen wird. Die Kuhlluft KL umströmt die in beabstandeten Reihen angeordneten Behalter 5, wobei Warme von den Behaltern auf die Luft übertragen wird. Erwärmte Luft steigt aufgrund der mit der Erwärmung abnehmenden Dichte zum Lagerhallendach 4 auf und strömt als Abluft AL durch die L-formigen Abluftkanale 20 nach oben ab. Die durch die Beluftungswandung 1 den Innenraum der Lagerhalle eintretende Kuhlluft durchströmt die Halle in Querrichtung. Vor der Abluftwandung 2 ist ein Langstransportgang 6 angeordnet. Aufgrund des Coanda-Effekts strömt die eintretende Kuhlluft im wesentlichen entlang des Bodens bis zum Langstransportgang 6, wird an der Wandung 2 umgelenkt und strömt zurück bei abnehmenden Volumina und ab-
nehmenden Stromungsgeschwindigkeiten. Dieser Ruckstrom nimmt weitere Warme von den Behaltern 5 auf. Das Einsaugen erwärmter Kuhlluft in den Bereich zwischen den Behaltern ist relativ gering; in Abhängigkeit von dem Erwarmungsgrad steigt die erwärmte Luft AL zunächst in Richtung der als Flachdach ausgebildeten Decke 4 auf und wird zu den Abluftkanalen 20 umgelenkt. Jeder Abluftkanal 20 ist an seinem dem Lagerhal- lenmnenraum zugewandten Einlaßende durch einen unteren Überhang 21 begrenzt und steht mit seinem oberen Auslaß 22 kaminartig über die Decke 4 vor. Der Vertikalabschnitt 23 des L-formigen Abluftkanals ist zumindest so lang bemessen, daß ein direkter Austritt von Strahlung von den Behaltern 5 nach außen ausgeschlossen ist.
An jeder Umlenkstelle im Ubergangsbereich zwischen dem Kuhllufteinlaß 11 und dem zum Kuhlluftauslaß 13 fuhrenden Kanalabschnitt 12 sind erfindungsgemaß gekrümmte Luftfuhrungslamellen 14 eingebaut. Wie zu sehen ist, sorgen die Luftfuhrungslamellen 14 für eine gleichmäßige Einlenkung des Kühlluftstroms in den vertikalen Kanalabschnitt 12 und da- durch für einen verringerten Stromungswiderstand. Die Luftfuhrungslamellen können bei der kastenförmigen Ausbildung des Z-formigen Kühlluftkanals als Segmente von Hohlzylindern ausgebildet sein, deren Krümmungsradien von der inneren Ecke der Wandung 1 in Richtung des L-formigen äußeren Wandab- Schnitts zunehmen. Die Luftfuhrungslamellen können aber auch als gekrümmte Tragflachen ausgebildet sein, die der Kuhlluftstromung KL geringen Stromungswiderstand entgegensetzen.
Ahnliche Einbauten von gekrümmten Luftfuhrungslamellen 24 sind auch an der Umlenkstelle des L-formigen Abluftkanals 20 eingebaut. Ihre Ausbildung und Wirkung entsprechen denjenigen der gekrümmten Luftfuhrungslamellen 14 im Kuhlluftkanal 10.
In der Figur 2 ist eine abgewandelte Ausfuhrungsform des Kühlluftkanals 10' dargestellt. Im Eckbereich der dem Lager- halleninnenraum 8 zugewandten, L-formigen Begrenzungswand 15 sind als Strahlungsfallen wirkende Elemente in Form von in
gegenseitigem Abstand und vertieft angeordneten Vorsprungen 16 angeordnet. Eine entsprechende Vorsprunganordnung ist auch im äußeren Eckbereich am Übergang zwischen der Wandung 1 und dem Boden 3' der Lagerhalle angeordnet. Die bodensei- tige Gruppe von Vorsprungen 16 endet im Bereich des Kuhl- luftauslasses 13'. In dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel endet die vertikale Anordnung von Vorsprungen 16 noch unterhalb der oberen Begrenzung des Kuhlluftauslasses 13'. Diese Anordnung von als Strahlenfallen wirkenden Vorsprungen 16 ändert das Stromungsverhalten der Kuhlluft KL nur unbeacht- lich, da der Hauptstrom sowohl an der oberen als auch an der unteren Umlenkstelle des Z-formigen Kuhlluftkanals den kürzeren Stromungsweg verfolgt.
Die innengelegenen umströmten Eckbereiche von Kuhlluft- e laß 11 und Kuhlluftauslaß 13' sind bei dem in Figur 2 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel mit Abschragungen 17 versehen. Anstatt der Abschragungen können auch Abrundungen vorgesehen sein. Die Abschragungen bzw. Abrundungen 17 tragen ebenfalls zur Vergleichmaßigung der Kuhlluftstromung und damit zur Verringerung des Stromungswiderstandes bei.
Figur 3 zeigt eine andere Lagerhallenausfuhrung, bei der die beiden einander gegenüberliegenden Wandungen 1 und 2 ' als Beluftungswandungen ausgebildet sind. Kuhlluft KL strömt von beiden gegenüberliegenden Längsseiten durch jeweils Z- formige Kuhlluftkanale 10 in den Innenraum 8 der Lagerhalle ein. An den oberen Umlenkstellen in den Ubergangsbereichen zwischen den Kuhllufte lassen 11 und den Kanalabschnitten 12 sind gekrümmte Luftfuhrungslamellen 14 eingebaut, welche die Stromungsbahn der Kuhlluft vergleichmaßigen . Im Hallendach 4' sind bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 3 Abluftauslasse 9 ausgebildet. Sie sind gegen Witte- rungsemflusse geschützt. Die Behalter 5 werden von beiden Seiten aus durch einströmende Kuhlluft KL in Quertransportgangen umspult, wobei eine Warmeubergabe stattfindet. Die erwärmte Luft steigt aufgrund ihrer niedrigeren spezifischen Dichte zum Lagerhallendach 4' auf. Der Langstransportgang
ist bei diesem Ausführungsbeispiel etwa in der bodennahen Mitte der Lagerhalle angeordnet.
Die Wände der Kuhlluftkanale 10 wie auch der Abluftka- nale 20 können mit einem strahlenabsorbierenden Material be- legt sein, um etwaige Strahlungsaustritte zu minimieren. Ein solches Strahlungsabsorbierendes Material ist beispielsweise Polyethylen. In alternativer Ausführung kann zur Verbesserung des Strahlungsschutzes dem Material der Kanalwande ein strahlenabsorbierendes Material beigemischt sein. Geeignet sind beispielsweise Borverbindungen, die dem Beton der La- gerhallenwande insbesondere im Bereich der Kanäle 10 beigemischt sind.
Anstelle der ausgeprägten Außenecken an den Umlenkstellen der Kuhlluftkanale 10 können auch abgerundete oder ge- krümmte Eckbereiche vorgesehen sein, die aufgrund ihrer Form die Strömung vergleichmäßigen.