WO2004114322A2 - Kerntechnische anlage und verfahren zur druckentlastung einer kerntechnischen anlage - Google Patents

Kerntechnische anlage und verfahren zur druckentlastung einer kerntechnischen anlage Download PDF

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    • B01D47/10—Venturi scrubbers
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    • 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
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
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    • 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 facility with a safety cover to which a pressure relief line is connected. It further relates to a method for depressurizing such a system.
  • nuclear power plants can relieve the pressure on the
  • Containments can be designed by venting the containment atmosphere (venting).
  • a pressure relief line is usually connected to the safety cover of a nuclear facility.
  • the containment atmosphere usually contains radioactive material, such as noble gases, iodine or aerosol, which could venture into the vicinity of the nuclear power plant.
  • radioactive material such as noble gases, iodine or aerosol
  • airborne activity quantities can occur in the containment in particularly high concentrations, so that in the presence of high leaks or in the event of inadmissible overpressure situations, significant quantities of such aerosols or activity quantities are released into the vicinity of the nuclear facility could occur.
  • airborne activities could cause a comparatively long-term land contamination, in particular due to the high half-lives of components that may be carried along, such as iodine or cesium isotopes.
  • the pressure relief systems provided for venting the containment atmosphere are usually with filter or retention devices provided to prevent the release of airborne activity amounts carried in the containment atmosphere to the environment.
  • a concept for pressure relief of a nuclear power plant is known, for example, from EP 0 285 845 B1, in which a venturi scrubber provided as a filter for retaining airborne activities and a throttle device are connected in series to a pressure relief line connected to the safety cover of the nuclear power plant.
  • the venturi scrubber comprises a number of venturi tubes arranged in a washing liquid held in a container, which can be acted upon by the gas flow carried in the pressure relief line.
  • the Venturi tubes each include a nozzle-like constriction point at which the gas flow flowing through is accelerated to a particularly high flow rate.
  • access openings for the washing liquid are provided, the washing liquid entering being entrained by the gas stream flowing through it. Because of the comparatively high flow velocity of the gas flow at this point, the washing liquid is fragmented, airborne activities or aerosols carried along in the gas flow being introduced into the liquid droplets formed as a result. Subsequent droplet separation from the gas stream makes it possible to remove most of the aerosols carried along or airborne activities.
  • the throttle device connected in series with the venturi scrubber is designed for operation with so-called critical relaxation.
  • critical relaxation the pressure conditions in the line system, in particular the pressure drop across the throttle device, are such that the medium flowing in the line flows through the throttle device at the speed of sound.
  • this effect is used to set a volume throughput in the pressure relief line that remains constant over time in response, that is, when the containment is depressurized.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a nuclear installation of the type mentioned above, in which, in the event of pressure relief, even the finest airborne activities or aerosols are retained with particularly high reliability in the venturi scrubber, so that release to the environment is particularly high Reliability is excluded. Furthermore, a method for relieving the pressure of such a nuclear facility is to be specified.
  • this object is achieved according to the invention in that the venturi scrubber and the throttle device are dimensioned such that, when an air / steam mixture flowing in the pressure relief line is critically relaxed, a flow velocity of the air / steam mixture in the venturi scrubber is reduced sets more than 150 m / s, preferably more than 200 m / s.
  • the dimensions are preferably such that this high speed predominantly in the entire operating pressure range of the separating device, regardless of the respective operating pressure of e.g. 2 - 10 bar, prevails.
  • the higher the operating pressure of the scrubber device to generate the corresponding acceleration of the gases of higher density, the pressure loss of e.g. > 0.5 bar at 1 bar and e.g. > 2 bar at pressures> 5 bar are passively adjusted over the full operating range by the combination of venturi scrubber and throttle.
  • the invention is based on the consideration that for the separation of airborne activities or aerosols in a Venturi scrubber or a Venturi tube, by feeding water into the interior of the tube, a comparatively fine droplet mist is generated due to the prevailing flow conditions, the airborne activities or aerosols to be separated in droplets of this type are introduced and can thus be removed from the gas stream with them.
  • a particularly high separation effect, even for the finest aerosols, can thus be achieved by keeping the probability with which the aerosols encounter suitable water droplets, in particular supported by correspondingly high wash liquid loads, and are enclosed in them, particularly high.
  • Wash liquid can be reached.
  • the pressure relief and activity retention system of the nuclear facility is therefore designed to maintain such high flow velocities in the event of pressure relief.
  • the pressure relief and activity retention system of the nuclear facility is also designed for such a high degree of separation almost independent of the system pressure prevailing in the containment of the nuclear facility.
  • the knowledge is specifically used that in a throttle device working with so-called critical relaxation, the flow medium flows through it with the speed of sound, regardless of the input pressure present.
  • the volume throughput through the throttle device is constant, regardless of the input pressure present.
  • a suitable combination of the venturi scrubber with the throttle device and, if appropriate, with a metallic fine aerosol secondary filter can thus ensure that, in the event of a critical relaxation via the throttle device, the volume throughput of the flowing medium through the venturi scrubber and if necessary, the fine aerosol secondary filter can be kept almost constant regardless of the system pressure prevailing in the safety cover and passed on to the inlet side of the throttle device.
  • venturi scrubber and the throttle device are suitably dimensioned in the manner of a match to one another, so that the desired flow conditions with a particularly high flow velocity in the venturi scrubber and possibly optimal velocity in the fine aerosol secondary filter are set in the event of critical relaxation on the throttle device.
  • the minimum flow velocity of the flow medium in the venturi scrubber required for the desired high degree of separation can depend on the exact composition of the flow medium and can shift to higher values with changing gas compositions, for example with a higher H 2 content.
  • a sufficiently high separation degree can be achieved for the flow media that may occur in the event of pressure relief of the safety cover of a nuclear plant, in which the combination of venturi washer and throttle device is designed and dimensioned in the manner of a calibration or reference in such a way that in In the event of an air-steam mixture flowing in the pressure relief line when there is critical relaxation in the venturi scrubber at the throttle device, a flow velocity of the air-steam mixture of more than 150 m / s, preferably more than 200 m / s, is present.
  • the flow velocity of the flow medium is determined in particular in the area of the constriction point of the respective Venturi tube.
  • the high speed set via the combination of venturi scrubber and throttling device can change with changing gas compositions, for example higher H 2 content, due to the higher speed of sound to higher values. It was also found that a critical maximum speed of approx. 270-300 m / s occurs in the venturi scrubber in the two-phase mixture - consisting of gas mixture and water liquid.
  • the preferred choice of a particularly high Venturi design speed of, for example, 200 m / s, which corresponds to approximately 2/3 of the maximum two-phase mixture speed of approximately 300 m / s, can thus ensure that an inherently safe throughput limitation is possible even when mixtures with a higher sound speed are present and the subsequent restraint systems are reliably protected against overload.
  • the venturi scrubber advantageously comprises a plurality of venturi tubes. These can be designed as so-called short Venturi tubes, the outlets of which are arranged below the intended target level of the washing liquid, so that the Venturi tubes are essentially completely immersed in the washing liquid. It proves to be particularly favorable here that the higher-lying separator filter section is protected by an overflow weir from the rising water, so that a reduced component height is also possible with this variant. In this embodiment, a combination with a downstream metal fiber filter proves to be particularly advantageous for a particularly high overall separation.
  • venturi nozzle pipes which primarily blow out above the washing liquid, can minimize the amount of water that determines the component size, and a significantly higher empty pipe speed can be set in the venturi washer system.
  • the result is a significantly smaller venturi scrubber diameter and a lower component height as well as a correspondingly reduced consumption of washing liquid.
  • the compact design made possible in this way, especially in combination with existing water reservoirs, enables easy integration of the device even in particularly protected parts of the plant, such as the reactor building, with reduced shielding.
  • a comparatively large proportion of the venturi tubes are thus designed as so-called long venturi tubes, the outlets of which are arranged above the intended target level of the washing liquid.
  • the venturi washer is designed in a further advantageous embodiment for a comparatively intensive swirling and circulation of the washing liquid during operation.
  • a small proportion of the Venturi tubes preferably up to about 10%, with the outlet direction pointing downward is advantageously arranged inside the container and below the desired level of the washing liquid.
  • the Venturi tubes in a further advantageous embodiment have an annular slot feed extending over the nozzle circumference with an opening angle of 20 ° to 85 °, preferably 30 ° to 45 °.
  • the venturi tubes of the venturi scrubber advantageously each have a ratio of their throat cross-sectional area to the entry area for the washing liquid of less than 10: 1, preferably of about 3: 1.
  • the cross-sectional area of the throat indicates the cross-sectional area at which the flow medium can flow freely at the constriction point within the respective Venturi tube.
  • the venturi tubes of the venturi scrubber are designed in such a way that the passive washing liquid suction and distribution is ensured up to the core jet area inside the venturi tube due to the negative pressure generated by the medium flowing through.
  • the venturi tubes of the venturi scrubber are advantageously designed as round venturi tubes with a throat width of less than about 80 mm, preferably less than about 40 mm, or as flat venturi nozzles with a throat width of less than about 100 mm.
  • the venturi tubes of the venturi scrubber have advantageously a ratio of height to throat width of more than 5, preferably more than 10.
  • a particularly compact design for the pressure relief and activity retention system associated with the nuclear plant with correspondingly reduced production and assembly costs and easy accommodation in the protected system area can be achieved by advantageously connecting the container equipped with the venturi scrubber with another washing liquid reservoir on the washing liquid side.
  • the washing liquid reservoir which is not active, in particular larger, can be stored in a separate storage container and can be used in particular to supplement evaporated washing liquid.
  • the fill level in the container can be set passively by arranging the further washer fluid reservoir at the same geodetic height or with a fill level float control.
  • Additional water reservoirs such as wastewater tanks, deionized water supply or the like, which have already been provided in particular, can also be used as a further washing liquid storage device, it being possible for washing liquid to be fed into the tank via slopes or by means of diaphragm pumps operated from a compressed air storage device, regardless of the possibly failed power supply ,
  • Particularly effective activity retention can be achieved by designing the pressure relief and activity retention system associated with the nuclear facility in a particularly advantageous embodiment for recirculation of the airborne activities or aerosols separated into the washing liquid into the containment as required.
  • the container provided with the venturi scrubber is connected in a particularly advantageous embodiment on the washing liquid side via a return line to the interior of the safety cover of the nuclear facility.
  • the one located in the container can, if necessary, in particular continuously or at cyclical intervals, be removed from the container Activities or aerosol-contaminated washing liquid removed from the gas flow are wholly or partially shifted into the security enclosure, so that the overall activity requiring treatment remains reliably in the containment.
  • any resuspension effects which could lead to the discharge of activity into the downstream filter devices are minimized.
  • the washing liquid can be replenished into the container, in particular from the further washing liquid reservoir.
  • Activity quantity and concentration contained in washing liquid are kept particularly low, so that, for example, resuspension effects leading to the discharge of activity in downstream filter devices can also be kept particularly low.
  • this enables a reduction in the filter load and thus the required filter areas.
  • a significant improvement in activity retention, in particular with iodine and aerosols, can be achieved.
  • the post-decay heat that occurs via the aerosols or airborne activities is kept away from the container and shifted back into the containment, so that the resulting stresses in the container, for example due to liquid evaporation, are particularly low can be kept, so that a comparatively long venting operation over several days and weeks is possible without the subsequent metal fiber fine filter being overloaded by resuspension aerosols and the iodine separation on the iodine sorption filter being overloaded by iodine resuspension.
  • the feed line is connected to the interior of the safety cover via the pressure relief line.
  • the recirculation or regeneration takes place by jet feeding into the central area of the pressure relief line, so that the activity-laden washing liquid can be transferred into the containment in countercurrent to the pressure relief gas stream.
  • venturi section is advantageously followed by a double gravity drop separation with drop return.
  • a centrifugal separator is preferably used for droplet separation, operated at high speeds
  • this unit can also be arranged at a lower level or at the same height, which reduces the space requirement and the room height
  • a fiber separator in the exhaust air flow with fibers ⁇ 50 ⁇ m is advantageously combined with a prefilter unit with fibers ⁇ 20 ⁇ m, preferably in decreasing fiber thicknesses.
  • the fine filtering is preferably carried out with fibers of up to ⁇ 5 ⁇ m, so that even the small amount of penetrating fine aerosols of ⁇ 0.5 ⁇ m can still be largely retained.
  • the filter elements are preferably made of stainless steel fibers. Fine filtering can also be carried out with sintered fiber filters with pore diameters ⁇ 2 ⁇ m.
  • a molecular sieve for example coated with silver nitrate or other silver compounds, etc., is preferably provided after the throttling in the long-term operation of the retention system.
  • the gas stream is advantageously superheated before entry into the molecular sieve primarily by throttling, based on the maximum operating pressure by at least 50% of the pressure difference still available, e.g. > 2 bar. This enables a passive and simple overheating of the gas flow in the iodine sorption filter.
  • the retention devices i.e. venturi washers and metal fiber filters
  • venturi washers and metal fiber filters can also be staggered in terms of height within a container, the high-lying filters being provided with an inlet weir, so that a particularly low overall height results.
  • the container in a further advantageous embodiment is arranged geodetically at least about 5 m, preferably at least 10 m, higher than the point of exit of the pressure relief line from the safety cover. This enables the activity-laden washing liquid to be fed back into the containment through the pressure relief line solely on the basis of the geodetic pressure in the water column between the pressure relief line and the container, so that the jet recovery can take place in countercurrent to the gas flow without further active aids.
  • the washing liquid is advantageously carried out to a particular extent for effective retention of iodine or iodine-containing compounds.
  • a washing liquid with a pH value of at least 9 is advantageously held in the container, this pH value being able to take place, for example, by adding NaOH, other alkalis and / or sodium thiosulfate.
  • These chemicals can advantageously be metered into the washing liquid by suction from a separate chemical container via a jet pump located in the fresh water stream Setting a concentration in the washing liquid from 0.5 to 5 percent by weight.
  • a particularly compact design can be achieved by integrating the throttle device in the container in a further advantageous embodiment.
  • an activity recirculation and cooling can advantageously be carried out at the same time of the reactor core can be achieved by energy absorption.
  • higher feed quantities with increasing fill level in the containment can furthermore advantageously reduce the vapor-gas mixture to be extracted and thus at the same time reduce the dimensions of the retention device or suction device
  • the task is solved in that the venturi scrubber is subjected to a flow rate of more than 150 m / s, preferably more than 200 m / s, of the medium carried in the pressure relief line.
  • the venturi scrubber is flowed through with a particularly high flow rate of the pressure relief gas flow. In any case, this ensures a particularly high separation effect of more than 98% of the airborne activities or aerosols carried in the washing liquid, in particular also the fine aerosols with a particle size of less than 0.5 ⁇ m, so that activities are released into the environment is avoided particularly reliably.
  • the pressure relief and activity retention system formed by the venturi scrubber, the downstream throttle device and, if applicable, the metal fiber fine filter automatically ensures a substantially constant flow through the venturi scrubber regardless of the system pressure prevailing in the safety cover, in the manner of a passive system.
  • this system is particularly suitable for a so-called sliding pressure operation, that is to say for a direct application of the system pressure in the safety cover without an upstream throttle device.
  • the almost constant throughput through the venturi scrubber can be ensured via the critical expansion via the throttle device, which means that the flow velocity of the medium in the throttle device is approximately the same as the speed of sound, regardless of the system pressure, so that accordingly Volume flow through the venturi washer is almost constant regardless of pressure.
  • a comparatively independent passive throughput limitation by the venturi scrubber can already be achieved if comparatively high nozzle speeds of 150 m / s to 200 m / s are maintained - limited to ⁇ 300 m / s with a high H 2 component, for example due to the pressure loss generated by this.
  • the combination of the high-speed Venturi scrubber system with return combined with the downstream metal fiber filters can ensure a total separation efficiency of> 99.99 to 99.999% even in long-term operation, regardless of the aerosol concentration in the containment.
  • FIG. 1 schematically shows a nuclear plant with an associated pressure relief and activity retention system
  • Fig. 2 shows a container with Venturi washer
  • Fig. 3 shows a feed point of the system of FIG. 1 in a detail.
  • the nuclear installation 1 comprises a containment 2, also referred to as containment, which contains the nuclear components and other system components provided for the generation of electricity.
  • a containment 2 also referred to as containment
  • the nuclear installation 1 must be included a pressure relief and activity retention system 4 connected to the safety cover 2. If necessary, this enables a targeted and controlled release of the containment atmosphere, also referred to as venting, from the security cover 2 in its vicinity.
  • the pressure relief and activity retention system 4 comprises a pressure relief line 6 which is connected to the safety sleeve 2 and which is connected to a blow-off chimney 8 on the outlet side.
  • the pressure relief and activity retention system 4 is designed for reliable retention of airborne activities or aerosols contained in the containment atmosphere.
  • the pressure relief and activity retention system 4 comprises a wet scrubber 10 provided as a filter device for such airborne activities or aerosols.
  • the wet scrubber 10 in turn comprises a venturi scrubber 12, which is connected into the pressure relief line 6 and is arranged in a container 14 with a washing liquid W.
  • the venturi scrubber 12 comprises a number of venturi tubes 16, whose outlets 18 open into a gas space 22 located in the container 14 above the desired level 20 of the washing liquid W.
  • a throttle device 24 is arranged, which thus is connected in series to the venturi scrubber 12 on the gas flow side.
  • the throttle device 24 is in turn connected on the output side to a further section of the pressure relief line 6, which is connected to the blow-off chimney 8 via a filter device 26.
  • the filter device 26 in turn comprises a metal fiber filter 28, an intermediate throttle 30 and subsequently a molecular sieve 32.
  • the metal fiber filter 28 is designed in particular as a fine filter with fiber filter mats with a falling fiber diameter of 40 ⁇ m to approximately 1 ⁇ m, so that in particular also penetrating fine aerosols with a particle size of less than 0.5 ⁇ m can be effectively retained. Additionally or alternatively, the Vanturi scrubber 12 can also be followed by a preferably double gravity droplet separation with droplet return.
  • the pressure relief and activity retention system 4 of the nuclear installation 1 is designed for particularly reliable activity retention and in particular for a degree of separation of the scrubbing device, also of comparatively fine-grained aerosols with a particle size of less than 0.5 ⁇ m of 98% or above.
  • the venturi washer 12 and the throttle device 24 are specifically coordinated with one another with regard to their dimensions.
  • the design goal is based on the fact that when the venturi scrubber 12 responds, the pressure relief gas flow has a particularly high flow velocity of more than 150 m / s, in particular of more than
  • the throttle device 24 is designed, on the one hand, to work in the area of critical relaxation essentially in the response case, ie at a system pressure above a limit pressure.
  • the gas flow flowing through the throttle device 24 is independent of the one prevailing in the safety cover 2 System pressure the speed of sound relevant for the flow medium.
  • the volume throughput through the throttle device 24 is essentially constant, regardless of the system pressure prevailing in the safety cover 2, so that accordingly the
  • volume throughput through the upstream venturi scrubber 12 remains constant.
  • the pressure relief and activity retention system 4 is thus designed so that the venturi scrubber 12 remains constant and almost independent of the system pressure prevailing in the safety cover 2 with a correspondingly high level selected flow rate is flowed through. This is also achieved by minimizing the relevant pressure losses in the inflow line from the containment by using low-pressure eccentric flaps with zeta values ⁇ 1, preferably ⁇ 0.5.
  • the venturi scrubber 12 comprises a plurality of venturi tubes 16.
  • the venturi tubes 16 are fed on the gas flow side by a common supply system 40 connected on the inlet side to the pressure relief line 6.
  • a comparatively large proportion of the Venturi tubes 16 is designed as so-called long Venturi tubes, which are arranged with their outlets 18 above the intended setpoint level 20 of the washing liquid W and thus open directly into the gas space 22 in the manner of a “free-blowing” arrangement but it is also provided to prevent contamination or impairment of the operating behavior of the venturi scrubber 12 by deposition or sedimentation, in that a comparatively small proportion, namely less than 10%, of the venturi tubes 16 are oriented obliquely downwards.
  • This venturi vortex ensures intensive circulation of the washing liquid W reached within the container 14 so that sedimentation is reliably avoided.
  • venturi tubes 16 designed as long venturi tubes are suitable for a comparatively high water loading of the gas stream requiring treatment executed more than 5, in particular more than 10, liters of washing liquid W per cubic meter of gas.
  • a ring slot feed is provided in the venturi tubes 16 in the entry area 42 for the washing liquid W over the nozzle circumference at an opening angle of 30 ° to 45 °.
  • the dimensioning is carried out such that the ratio of the throat cross-sectional area determined at the constriction point 44 or so-called throat of each venturi tube 16 to the entry area for the washing liquid W determined at the ring slot feed is approximately 3: 1.
  • the constriction point 44 is also the point at which the gas stream flowing through has its maximum flow velocity; consequently, at the constriction point 44, the design and
  • the venturi tubes 16 which are designed as long venturi tubes, are designed as round venturi tubes with a throat width of less than 40 mm, so that in the case of passive washer fluid suction and distribution, because of the negative pressure generated by the medium flowing through, the washer fluid W is fed into the core jet area inside the respective one Venturi tube 16 is ensured.
  • the Venturi tubes 16 also have a ratio of height to throat width of more than 10.
  • the throttle device 24 for droplet separation is provided with a drain pipe 46 which opens into the washing liquid W on the outlet side.
  • the throttle device 24 is in turn connected on the output side to the pressure relief line 6.
  • washing liquid W is provided to enable a particularly compact construction of the container 14.
  • washing liquid W in which the venturi scrubber 12 is arranged is held in the container 14.
  • the container 14 is connected to a further washing liquid reservoir 50 via a feed line 48 on the washing liquid side.
  • the washing liquid reservoir 50 can be a container specially designed for this purpose for a reliable replenishment of washing liquid W into the container 14 is chosen to be at a high geodetic level, the desired level 20 of the washing liquid W in the container 14 being set by the height of the washing liquid W held there in the further washing liquid reservoir 50.
  • an already provided water tank such as a waste water tank, a deionized water supply or the like can also be provided as a further washing liquid reservoir 50, with the need to refill washing liquid W into the tank 14 via a suitably selected gradient or, for example, by means of diaphragm pumps or compressed air.
  • the container 14 is connected on the washing liquid side via a return line 52 to the interior of the security cover 2.
  • a return of washing liquid W loaded with airborne activities or aerosols is made possible from the container 14 into the safety cover 2. This can be through constant or cyclical
  • Post-decay heat can consequently be shifted back from the container 14 into the safety cover 2, so that the evaporation of washing liquid W in the container 14 is kept particularly low.
  • the total consumption of washing liquid W that arises can be kept particularly low as a result of the evaporation avoided.
  • the regenerative line 52 can be connected to the interior of the security cover 2 via the pressure relief line 6. As shown in the partial enlargement in FIG. 3, the recirculation takes place in the manner of a passive configuration in countercurrent to the gas stream emerging from the safety cover 2, with no additional implementation through the security cover 2 is required.
  • the container 14 with the washing liquid W located therein is arranged at a sufficient geodetic height, namely approximately 10 m above the exit point 56 of the pressure relief line 6 from the safety cover 2.
  • the geodetic pressure in the water column in the return line 52 alone ensures, in the manner of a passive system, an adequate return pressure for the washing liquid W into the containment or the safety cover 2.
  • cyclic recovery can also be provided by closing the outlet fitting in the event of overpressure in the containment, or by using a separate small line with a small subcritical cross-section and correspondingly charging it with pumps, for example a compressed-air diaphragm pump or a centrifugal pump.
  • pumps for example a compressed-air diaphragm pump or a centrifugal pump.
  • the components required for this, for example a compressed air reservoir 58, are shown schematically in FIG. 1.
  • the pH in the washing liquid W in the container 14 is set to an alkaline value, in particular a value of more than 9.
  • NaOH, other alkalis and / or sodium thiosulfate are metered in as required by suction via a jet pump located in the fresh water stream.

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Abstract

Bei einer kerntechnischen Anlage (1) mit einer Sicherheitshülle (2), an die eine Druckentlastungsleitung (6) angeschlossen ist, in die in Reihe ein in einem Behälter (14) mit einer Waschflüssigkeit (W) angeordneter Venturiwäscher (12) sowie eine Drosseleinrichtung (24) geschaltet sind, sollen im Falle einer Druckentlastung auch feinste luftgetragene Aktivitäten oder Aerosole mit besonders hoher Zuverlässigkeit im Venturiwäscher (12) zurückgehalten werden, so dass eine Freisetzung an die Umgebung mit besonders hoher Zuverlässigkeit ausgeschlossen ist. Dazu sind erfindungsgemäss der Venturiwäscher (12) und die Drosseleinrichtung (24) derart dimensioniert, dass sich bei einer kritischen Entspannung eines in der Druckentlastungsleitung (16) strömenden Luft-Dampf-Gemisches an der Drosseleinrichtung (24) im Venturiwäscher (12) eine Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Dampf-Gemisches von mehr als 150 m/s, vorzugsweise von mehr als 200 m/s, einstellt.

Description

Beschreibung Kerntechnische Anlage und Verfahren zur Druckentlastung einer kerntechnischen Anlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine kerntechnische Anlage mit einer Sicherheitshülle, an die eine Druckentlastungsleitung angeschlossen ist. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Druckentlastung einer derartigen Anlage.
In einem Kernkraftwerk muss bei Stör- oder Unfallsituationen, abhängig vom jeweiligen Störfall und von gegebenenfalls eingeleiteten Gegenmaßnahmen wie beispielsweise Inertisierung der Containment-Atmosphäre, mit einer möglicherweise signifikanten Druckerhöhung innerhalb der Sicherheitshülle gerechnet werden. Um daraus möglicherweise resultierende strukturelle Beeinträchtigungen der Sicherheitshülle oder des Containments an sich oder auch von darin angeordneten Systemkomponenten zu vermeiden, können Kernkraftwerke für eine bedarfsweise Druckentlastung des
Containments durch Ablassen von Containment-Atmosphäre (Venting) ausgelegt sein. Dazu ist üblicherweise an die Sicherheitshülle einer kerntechnischen Anlage eine Druckentlastungsleitung angeschlossen.
In der Containment-Atmosphäre ist jedoch üblicherweise radioaktives Material, wie beispielsweise Edelgase, Jod oder Aerosol, enthalten, das bei einem Venting in die Umgebung des Kernkraftwerks gelangen könnte. Insbesondere bei vergleichsweise schweren Störfällen mit möglicherweise eintretender Kernschmelze können luftgetragene Aktivitätsmengen (Aerosole) innerhalb des Containments in besonders hohen Konzentrationen auftreten, so dass beim Vorhandensein hoher Undichtigkeiten oder bei der Entstehung unzulässiger Überdrucksituationen eine Freisetzung signifikanter Mengen derartiger Aerosole oder Aktivitätsmengen in die Umgebung der kerntechnischen Anlage eintreten könnte. Derartige luftgetragene Aktivitäten könnten insbesondere aufgrund der hohen Halbwertszeiten möglicherweise mitgeführter Komponenten wie beispielsweise Jod- oder Cäsium-Isotopen eine vergleichsweise lange Zeit andauernde Landkontamination verursachen. Um dies zu vermeiden, sind die für ein Venting der Containment-Atmosphäre vorgesehenen Druckentlastungssysteme üblicherweise mit Filter- oder Rückhalteeinrichtungen versehen, die eine Freisetzung von in der Containment-Atmosphäre mitgeführten luftgetragenen Aktivitätsmengen an die Umgebung unterbinden sollen.
Zu diesem Zweck ist beispielsweise aus der EP 0 285 845 B1 ein Konzept zur Druckentlastung eines Kernkraftwerks bekannt, bei dem in eine an die Sicherheitshülle des Kernkraftwerks angeschlossene Druckentlastungsleitung in Reihe ein als Filter zur Rückhaltung luftgetragener Aktivitäten vorgesehener Venturiwäscher sowie eine Drosseleinrichtung geschaltet sind. Der Venturiwäscher umfasst dabei eine Anzahl von in einer in einem Behälter vorgehaltenen Waschflüssigkeit angeordneten Venturirohren, die mit dem in der Druckentlastungsleitung geführten Gasstrom beaufschlagbar sind.
Die Venturirohre umfassen dabei jeweils eine düsenartig ausgebildete Verengungsstelle, an der der durchströmende Gasstrom auf eine besonders hohe Strömungsgeschwindigkeit beschleunigt wird. Im Bereich dieser Verengungsstelle sind Zutrittsöffnungen für die Waschflüssigkeit vorgesehen, wobei die eintretende Waschflüssigkeit durch den durchströmenden Gasstrom mitgerissen wird. Aufgrund der vergleichsweise hohen Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms an dieser Stelle erfolgt eine Fragmentierung der Waschflüssigkeit, wobei im Gasstrom mitgeführte luftgetragene Aktivitäten oder Aerosole in die dadurch entstehenden Flüssigkeitströpfchen eingebracht werden. Durch eine anschließende Tröpfchenabscheidung aus dem Gasstrom ist somit die Entfernung eines Großteils der mitgeführten Aerosole oder luftgetragenen Aktivitäten möglich.
Bei dem in der EP 0 285 845 B1 beschriebenen System ist die in Reihe zum Venturiwäscher geschaltete Drosseleinrichtung für einen Betrieb mit so genannter kritischer Entspannung ausgelegt. Bei einer kritischen Entspannung stellen sich die Druckverhältnisse im Leitungssystem, also insbesondere der Druckabfall über die Drosseleinrichtung, derart ein, dass das in der Leitung strömende Medium die Drosseleinrichtung mit Schallgeschwindigkeit durchströmt. Beim System nach der EP 0 285 845 B1 wird dieser Effekt dazu genutzt, im Ansprechfall, also bei einer Druckentlastung des Containments, einen über die Zeit gleichbleibenden Volumendurchsatz in der Druckentlastungsleitung einzustellen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kerntechnische Anlage der oben genannten Art anzugeben, bei der im Falle einer Druckentlastung auch feinste luft- getragene Aktivitäten oder Aerosole mit besonders hoher Zuverlässigkeit im Venturiwäscher zurückgehalten werden, so dass eine Freisetzung an die Umgebung mit besonders hoher Zuverlässigkeit ausgeschlossen ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Druckentlastung einer derartigen kerntechnischen Anlage angegeben werden.
Bezüglich der kerntechnischen Anlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem der Venturiwäscher und die Drosseleinrichtung derart dimensioniert sind, dass sich bei einer kritischen Entspannung eines in der Druckentlastungsleitung strömenden Luft-Dampf-Gemisches an der Drosseleinrichtung im Venturiwäscher eine Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Dampf-Gemisches von mehr als 150 m/s, vorzugsweise von mehr als 200 m/s, einstellt.
Die Dimensionierung erfolgt dabei bevorzugtermaßen derart, dass diese hohe Geschwindigkeit überwiegend im gesamten Betriebsüberdruckbereich der Abscheideeinrichtung, unabhängig vom jeweiligen Betriebsdruck von z.B. 2 - 10 bar, herrscht. Die bei höherem Betriebsdruck der Wäschereinrichtung zur Erzeugung der entsprechenden Beschleunigung der Gase höherer Dichte anfallenden Ven- turidruckverluste von z.B. > 0,5 bar bei 1 bar und z.B. > 2 bar bei Drücken > 5 bar werden dabei durch die Kombination von Venturiwäscher und Drossel passiv über den vollständigen Betriebsbereich eingestellt.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass zur Abscheidung luftgetragener Aktivitäten oder Aerosole in einem Venturiwäscher oder einem Venturirohr durch die Einspeisung von Wasser in das Rohrinnere aufgrund der dort herrschenden Strömungsverhältnisse ein vergleichsweise feiner Tröpfchennebel erzeugt wird, wobei die abzuscheidenden luftgetragenen Aktivitäten oder Aerosole in derartige Tröpfchen eingebracht und somit mit diesen aus dem Gasstrom entfernt werden können. Eine besonders hohe Abscheidewirkung auch für feinste Aerosole ist somit erreichbar, indem die Wahrscheinlichkeit, mit der die Aerosole auf geeignete Wassertröpfchen, insbesondere unterstützt durch entsprechend hohe Waschflüssigkeitsbeladungen, treffen und in diesen eingeschlossen werden, besonders hoch gehalten wird. Wie sich überraschenderweise herausgestellt hat, steigt gerade bei Venturirohren in denen in der Art einer passiven Bauweise die Einspeisung der Waschflüssigkeit in das Rohrinnere über den an der Verengungsstelle herrschenden Unterdruck und somit ohne äußere Antriebsmittel gewährleistet ist, die Auftreff- und Einschlusswahrscheinlichkeit auch feinster Aerosole im Tröpfchennebel in erheblichem, weit überproportionalem Maße an, so dass bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Gasstroms im Venturirohr Abscheideraten für Mischaerosole einer Partikelgröße von etwa 1 μm von mehr als 99,9 % und für vergleichsweise feine Aerosole einer Partikelgröße von weniger als 0,5 μm von 98 % und mehr in der
Waschflüssigkeit erreichbar sind. Das Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem der kerntechnischen Anlage ist daher für die Einhaltung derartig hoher Strömungsgeschwindigkeiten im Druckentlastungsfall ausgelegt.
Um dabei gerade im Hinblick auf die sich bei einem Störfallszenario möglicherweise über den gesamten Verlauf des Störfalls hinweg in großem Umfang ändernden charakteristischen Parameter wie beispielsweise Anlagendruck in jeder Phase eines möglichen Störfalls eine derartig hohe Abscheiderate zu gewährleisten und somit eine Freisetzung kontaminierender Bestandteile in die Umgebung in jeder Phase eines Störfalls in größtmöglichem Umfang zu verhindern, ist das Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem der kerntechnischen Anlage zudem für einen derartig hohen Abscheidegrad nahezu unabhängig vom im Sicherheitsbehälter der kerntechnischen Anlage herrschenden Systemdruck ausgelegt. Dabei wird gezielt die Erkenntnis genutzt, dass bei einer mit so genannter kritischer Entspannung arbeitenden Drosseleinrichtung diese vom Strömungsmedium unabhängig vom anliegenden Eingangsdruck mit dessen Schallgeschwindigkeit durchströmt wird.
Im Zustand kritischer Entspannung ist somit der Volumendurchsatz durch die Drosseleinrichtung unabhängig vom anliegenden Eingangsdruck konstant. Durch eine geeignete Kombination des Venturiwäschers mit der Drosseleinrichtung und gegebenenfalls mit einem metallischen Feinaerosolnachfilter kann somit sichergestellt werden, dass im Fall einer kritischen Entspannung über die Drosseleinrichtung der Volumendurchsatz des strömenden Mediums durch den Venturiwäscher und gegebenenfalls den Feinaerosolnachfilter unabhängig vom in der Sicherheitshülle herrschenden, an die Eingangsseite der Drosseleinrichtung weitergegebenen Systemdruck nahezu konstant gehalten werden kann. Durch die Kombination der Drosseleinrichtung mit dem Venturiwäscher kann somit nahezu über das gesamte Störfallszenario hinweg, nämlich so lange, wie aufgrund der herrschenden Druckverhältnisse eine kritische Entspannung über die Drosseleinrichtung eintritt, ein gleichbleibend hoher Abscheidegrad am Venturiwäscher und gegebenenfalls am Feinaerosolnachfilter gewährleistet werden.
Zu diesem Zweck sind der Venturiwäscher und die Drosseleinrichtung in der Art einer Abstimmung aufeinander jeweils geeignet dimensioniert, so dass sich bei an der Drosseleinrichtung vorliegender kritischer Entspannung die gewünschten Strömungsverhältnisse mit besonders hoher Strömungsgeschwindigkeit im Venturiwäscher und gegebenenfalls optimaler Geschwindigkeit im Feinaerosolnachfilter einstellen. Die für den gewünschten hohen Abscheidegrad erforderliche Mindest- Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums im Venturiwäscher kann dabei von der genauen Zusammensetzung des Strömungsmediums abhängen und kann sich bei ändernden Gaszusammensetzungen, z.B. bei höherem H2-Anteil, zu höheren Werten verschieben.
Wie sich aber herausgestellt hat, ist für die im Fall der Druckentlastung der Sicherheitshülle einer kerntechnischen Anlage möglicherweise auftretenden Strömungsmedien ein ausreichend hoher Abscheidegrad erreichbar, in dem die Kombination aus Venturiwäscher und Drosseleinrichtung in der Art einer Eichung oder Referenz derart ausgelegt und dimensioniert ist, dass im Fall eines in der Druckentlastungsleitung strömenden Luft-Dampf-Gemisches bei an der Drosseleinrichtung anfallender kritischer Entspannung im Venturiwäscher eine Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Dampf-Gemisches von mehr als 150 m/s, vorzugsweise von mehr als 200 m/s, anliegt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmediums wird dabei insbesondere im Bereich der Verengungsstelle des jeweiligen Venturirohres bestimmt.
Die über die Kombination aus Venturiwäscher und Drosselungseinrichtung eingestellte hohe Geschwindigkeit kann sich bei ändernden Gaszusammensetzungen, z.B. höherem H2-Anteil, wegen der höheren Schallgeschwindigkeit zu noch höheren Werten verschieben. Es wurde weiterhin gefunden, dass sich im Venturiwäscher im Zweiphasengemisch - bestehend aus Gasgemisch und Wasserflüssigkeit - eine kritische maximale Geschwindigkeit von ca. 270 - 300 m/s einstellt. Durch die bevorzugte Wahl einer besonders hohen Venturiauslegungsgeschwindigkeit von z.B. 200 m/s, die etwa 2/3 der maximalen Zweiphasengemischgeschwindigkeit von etwa 300 m/s entspricht, kann somit sichergestellt werden, dass auch beim Vorliegen von Gemischen mit höherer Schallgeschwindigkeit eine inhärent sichere Durchsatzbegrenzung möglich wird und die nachfolgenden Rückhalteeinrichtungen zuverlässig vor Überlastung geschützt werden.
Vorteilhafterweise umfasst der Venturiwäscher eine Mehrzahl von Venturirohren. Diese können als so genannte Kurzventurirohre ausgeführt sein, deren Auslässe unterhalb des vorgesehenen Sollpegels der Waschflüssigkeit angeordnet sind, so dass die Venturirohre im Wesentlichen vollständig in die Waschflüssigkeit eingetaucht sind. Hierbei erweist sich als besonders günstig, dass die höherliegende Abscheider- Filtersektion durch ein Überlaufwehr vor dem auftetenden Wasseraufwurf geschützt wird, so dass auch bei dieser Variante eine reduzierte Komponentenhöhe möglich wird. Bei dieser Ausgestaltung erweist sich für eine besonders hohe Gesamtabscheidung eine Kombination mit einem nachgeschalteten Metallfaserfilter als besonders vorteilhaft.
Durch primär oberhalb der Waschflüssigkeit ausblasende Venturidüsenrohre kann der die Komponentengröße bestimmende Wasseraufwurf minimiert werden und weiterhin eine deutlich höhere Leerrohrgeschwindigkeiten im Venturiwäschereinrichtung eingestellt werden. Die Folge sind ein erheblich geringerer Venturiwäscherdurchmesser und eine geringere Komponentenhöhe sowie ein entsprechend reduzierter Verbrauch an Waschflüssigkeit. Durch die hierdurch ermöglichte kompakte Bauweise, besonders in Kombination mit vorhandenen Wasserreservoirs, wird die leichte Integration der Einrichtung auch in besonders geschützten Gebäudeteilen der Anlage, wie z.B. das Reaktorgebäude, bei reduziertem Abschirmaufwand, möglich. Vorteilhafterweise ist somit ein vergleichsweise großer Anteil der Venturirohre als so genannte Langventurirohre ausgestaltet, deren Auslässe oberhalb des vorgesehenen Sollpegels der Waschflüssigkeit angeordnet sind. Um darüber hinaus eine Sedimentation im Bereich des Behälters, die zu erhöhtem Wartungs- und Pflegebedarf führen könnte, zu verhindern, ist der Venturiwäscher in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung für eine vergleichsweise intensive Verwirbelung und Zirkulation der Waschflüssigkeit im Betriebsfall ausgelegt. Dazu ist vorteilhafterweise ein kleiner Anteil der Venturirohre, vorzugsweise bis zu etwa 10 %, mit abwärts gerichteter Auslassrichtung innerhalb des Behälters und unterhalb des Sollpegels der Waschflüssigkeit angeordnet.
Als besonders günstig für die Sicherstellung hoher Abscheideraten hat sich die Einstellung einer vergleichsweise hohen Wasserbeladung im Venturiwäscher von beispielsweise mehr als 5 Liter, vorzugsweise mehr als 10 Liter, Waschflüssigkeit pro Kubikmeter Gas erwiesen. Um dies sicherzustellen, weisen die Venturirohre in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung eine sich über den Düsenumfang erstreckende Ringschlitzeinspeisung mit einem Öffnungswinkel von 20° bis 85°, vorzugsweise 30° bis 45°, auf. Für eine derartig hohe Wasserbeladung weisen die Venturirohre des Venturiwäschers weiterhin vorteilhafterweise jeweils ein Verhältnis ihrer Kehlenquerschnittsfläche zur Eintrittsfläche für die Waschflüssigkeit von weniger als 10:1 , vorzugsweise von etwa 3:1 , auf. Die Kehlenquerschnittsfläche gibt dabei die vom Strömungsmedium frei durchströmbare Querschnittsfläche an der Verengungsstelle innerhalb des jeweiligen Venturirohres an.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung sind die Venturirohre des Venturiwäschers derart ausgelegt, dass die passive Waschflüssigkeitsansaugung und -Verteilung aufgrund des durch das durchströmende Medium erzeugten Unterdrucks bis in den Kernstrahlbereich im Inneren des Venturirohres sichergestellt ist. Dazu sind die Venturirohre des Venturiwäschers vorteilhafterweise als Rundventurirohre mit einer Kehlenbreite von weniger als etwa 80 mm, vorzugsweise von weniger als etwa 40 mm, oder als Flachventuridüsen mit einer Kehlenbreite von weniger als etwa 100 mm ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ weisen die Venturirohre des Venturiwäschers vorteilhafterweise ein Verhältnis von Höhe zu Kehlenbreite von mehr als 5, vorzugsweise von mehr als 10, auf.
Eine besonders kompakte Bauweise für das der kerntechnischen Anlage zugeordnete Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem mit entsprechend reduziertem Herstellungs- und Montageaufwand sowie leichter Unterbringbarkeit im geschützten Anlagenbereich ist erreichbar, indem der mit dem Venturiwäscher bestückte Behälter vorteilhafterweise waschflüssigkeitsseitig mit einem weiteren Waschflüssigkeitsspeicher verbunden ist. Damit kann die im Behälter selbst vorgehaltene Menge an Waschflüssigkeit vergleichsweise gering gehalten werden, wobei im Bedar sfall, also insbesondere bei entstehendem Verbrauch an Waschflüssigkeit, eine bedarfsweise Nachspeisung aus dem weiteren Waschflüssigkeitsspeicher vorgesehen sein kann. Das in diesem Sinne nicht aktive, insbesondere größere, Waschflüssigkeitsreservoir kann hierbei in einem separaten Lagerbehälter bevorratet werden und insbesondere zur Ergänzung von verdampfter Waschflüssigkeit dienen. Der Füllstand im Behälter kann dabei durch Anordnung des weiteren Waschflüssigkeitsspeichers in gleicher geodätischer Höhe oder mit einer Füllstands-Schwimmersteuerung passiv eingestellt sein. Als weiterer Waschflüssigkeitsspeicher können dabei auch insbesondere bereits ohnehin vorgesehene weitere Wasserreservoirs wie beispielsweise Abwasserbehälter, Deionatversorgung oder ähnliches genutzt sein, wobei die bedarfsweise Zuspeisung von Waschflüssigkeit in den Behälter über Gefälle oder mittels aus einem Druckluftspeicher betriebenen Membranpumpen, unabhängig von der möglicherweise ausgefallenen Stromversorgung, erfolgen kann.
Eine besonders wirksame Aktivitätsrückhaltung ist erreichbar, indem das der kerntechnischen Anlage zugeordnete Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem in besonders vorteilhafter Ausgestaltung für eine bedarfsweise Rezirkulation der in der Waschflüssigkeit abgeschiedenen luftgetragenen Aktivitäten oder Aerosole in das Containment hinein ausgelegt ist. Dazu ist der mit dem Venturiwäscher versehene Behälter in besonders vorteilhafter Ausgestaltung waschflüssigkeitsseitig über eine Rückspeiseleitung mit dem Innenraum der Sicherheitshülle der kerntechnischen Anlage verbunden. Durch eine derartige Ausgestaltung kann bedarfsweise, also insbesondere ständig oder in zyklischen Intervallen, die im Behälter befindliche, mit aus dem Gasstrom entfernten Aktivitäten oder Aerosolen belastete Waschflüssigkeit ganz oder teilweise in die Sicherheitshülle hineinverlagert werden, so dass die insgesamt behandlungsbedürftige Aktivität zuverlässig im Containment verbleibt. Durch die mittels Rückspeisung erzielte Aktivitätsreduzierung in der Waschflüssigkeit werden auftretende Resuspensionseffekte, die zum Aktivitätsaustrag in die nachgeschalteten Filtereinrichtungen führen könnten, minimiert.
Dabei kann eine Nachspeisung der Waschflüssigkeit in den Behälter insbesondere aus dem weiteren Waschflüssigkeitsreservoir heraus erfolgen. Durch eine derartige Rezirkulation oder Rückspeisung der Aktivitäten kann die insgesamt in der
Waschflüssigkeit enthaltene Aktivitätsmenge- und Konzentration besonders gering gehalten werden, so dass beispielsweise auch zum Aktivitätsaustrag in nachgeschaltete Filtereinrichtungen führende Resuspensionseffekte besonders gering gehalten werden können. Hierdurch ist, in Kombination mit dem hohen Venturiabscheidegrad, eine Reduzierung der Filterbeladung und damit der erforderlichen Filterflächen möglich. Weiterhin ist insbesondere bei vergleichsweise lang ausgedehntem Ventingbetrieb über mehrere Tage eine signifikante Verbesserung der Aktivitätsrückhaltung insbesondere bei Jod und bei Aerosolen erreichbar.
Weiterhin ist durch eine derartige Rückspeisung oder Rezirkulation der im Venturiwäscher abgeschiedenen Aktivitäten die über die Aerosole oder luftgetragenen Aktivitäten auftretende Nachzerfallswärme vom Behälter fern gehalten und in das Containment herein zurück verlagert, so dass die hieraus entstehenden möglichen Belastungen im Behälter, beispielsweise durch Flüssigkeitsverdampfung, besonders gering gehalten werden können, so dass hierdurch ein vergleichsweise lang ausgedehnter Ventingbetrieb über mehrere Tage und Wochen möglich wird, ohne dass die nachfolgende Metallfaserfeinfilter durch Resuspensionsaerosole und die Jodabscheidung am Jodsorptionsfilter durch Jodresuspension überlastet werden. Solche Auslegungsanforderungen mit langfristigen Ventingbetrieb können somit auch für neuere Reaktoranlagen mit erhöhten Anforderungen zur Beherrschung von schweren Störfällen - z.B. in Kombination mit einer unabhängigen Wasch- flüssigkeitsnachspeisung über z.B. Membranpumpen, etc. und Aktivitätsrückführung über mengenbegrenzende Drosseln in das Containment - sicher und besonders kostengünstig erfüllt werden.
Gerade durch die dadurch erreichbare Vermeidung der Verdampfung von Wasch- flüssigkeit ergibt sich insgesamt, also auch unter Berücksichtigung der möglicherweise vorgesehenen Nachspeisung von Waschflüssigkeit in den Behälter hinein, ein insgesamt reduzierter Bedarf an Waschflüssigkeit.
Um die Anzahl der erforderlichen, im Hinblick auf erhebliche Sicherheitsanforderungen ausgelegten Durchführungen durch die Sicherheitshülle der kerntechnischen Anlage besonders gering zu halten, ist die Rückspeiseleitung dabei in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung über die Druckentlastungsleitung mit dem Innenraum der Sicherheitshülle verbunden. Die Rezirkulation oder Rückspeisung erfolgt dabei durch Strahleinspeisung in den Zentralbereich der Druckentlastungsleitung, so dass im Gegenstrom zum Druckentlastungs-Gasstrom eine Überführung der aktivitätsbeladenen Waschflüssigkeit in das Containment hinein erfolgen kann.
Vorteilhafterweise ist der Venturisektion eine zweifache Schwerkrafttropfenabscheidung mit Tropfenrückführung nachgeschaltet. Zur Tropfenabscheidung ist vorzugsweise ein Fliehkraftabscheider, betrieben mit hohen Geschwindigkeiten
> 10 m/s, eingesetzt, der gleichzeitig über die Erzeugung eines Drosseleffektes zur Überhitzung genutzt sein kann. Bei einer gegebenenfalls nachgeschalteten Metallfilterstufe tritt somit kein Tropfenanfall auf, so dass diese Einheit auch tieferliegend oder auf gleicher Höhe angeordnet werden kann, was Raumbedarf und Raumhöhe reduziert
Zur weiteren Entfeuchtung und Vorfilterung wird vorteilhafterweise ein Faserabscheider im Fortluftstrom mit Fasern < 50 μm mit einer Vorfiltereinheit mit Fasern < 20 μm, vorzugsweise in abfallenden Faserstärken, kombiniert. Die Feinfilterung erfolgt vorzugsweise mit Fasern von bis zu < 5 μm , so dass auch die geringe Menge penetrierender Feinaerosole von < 0,5 μm noch weitgehend zurück gehalten werden kann. Die Filterelemente sind vorzugsweise aus Edelstahlfasern hergestellt. Die Feinfilterung kann auch mit gesinterten Faserfiltern mit Porendurchmessern < 2 μm erfolgen.
Zur effektiven Organojodabscheidung ist nach der Drosselung vorzugsweise ein Molekularsieb, beispielsweise belegt mit Silbernitrat oder anderen Silberverbindungen, etc, im Langzeitbetrieb des Rückhaltesystems vorgesehen. Die Überhitzung des Gasstromes vor Eintritt in das Molekularsieb erfolgt dabei zweckmäßigerweise primär durch Drosselung, bezogen auf den maximalen Betriebsdruck um mindestens 50 % des noch verfügbaren Druckgefälles von z.B. > 2 bar. Hierdurch wird eine passive und einfache Überhitzung des Gasstroms im Jodsorptionsfilter ermöglicht.
Die Rückhalteeinrichhtungen, also Venturiswäscher und Metallfaserfilter, können auch höhenmaßig gestaffelt innerhalb eines Behälters untergebracht werden, wobei die hochliegenden Filter mit einem Einlaufwehr versehen werden, so dass sich eine besonders geringe Bauhöhe ergibt.
Um dabei die Rückspeisung in der Art eines vollständig passivem Systems ohne Rückgriff auf externe aktive Komponenten zu ermöglichen, ist der Behälter in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung geodätisch zumindest etwa 5 m, vorzugsweise mindestens 10 m, höher liegend als die Austrittsstelle der Druckentlastungsleitung aus der Sicherheitshülle angeordnet. Damit ist die Rückspeisung der aktivitätsbeladenen Waschflüssigkeit durch die Druckentlastungsleitung in das Containment hinein allein aufgrund des geodätischen Drucks in der Wassersäule zwischen Druckentlastungsleitung und Behälter möglich, so dass die Strahlrückspeisung im Gegenstrom zum Gasstrom ohne weitere aktive Hilfsmittel erfolgen kann.
Vorteilhafterweise ist die Waschflüssigkeit in besonderem Maße für eine effektive Rückhaltung von Jod oder jodhaltigen Verbindungen ausgeführt. Dazu ist im Behälter vorteilhafterweise eine Waschflüssigkeit mit einem pH-Wert von mindestens 9 vorgehalten, wobei dieser pH-Wert beispielsweise durch Zugabe von NaOH, anderer Laugen und/oder Natriumthiosulfat erfolgen kann. Die Zudosierung dieser Chemikalien zur Waschflüssigkeit kann vorteilhafterweise durch Ansaugung über eine im Frischwasserstrom befindliche Strahlpumpe aus einem separaten Chemikalienbehälter zur Einstellung einer Konzentration in der Waschflüssigkeit von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent erfolgen.
Eine besonders kompakte Bauweise ist erreichbar, indem in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung die Drosseleinrichtung in den Behälter integriert ist.
Durch eine zusätzlich vorgesehene direkte Eispeisung von kaltem Wasser, vollständig oder teilweise über die Rückhalteeinrichtung in den Reaktordruckbehälterbereich, im Gegenstrom zum Ventgas, vorzugsweise als einfache Notfallmaßnahmen mittels vorhandener Systeme, wie z.B mittels einer Feuerwehrpumpe oder über andere Systeme kann vorteilhafterweise gleichzeitig eine Aktivitätsrezirkulation und eine Kühlung des Reaktorkernes durch Energieaufnahme erreicht werden. Durch insbesondere in der frühen Unfallphase höhere Einspeisemengen mit ansteigendem Füllstand im Containment kann zudem eine weitere vorteilhafte Verringerung des abzusaugenden Dampf-Gasgemisches und somit gleichzeitig eine Verkleinerung der Abmessungen der Rückhalteeinrichtung oder Absaugeeinrichtung erreicht werden
Bezüglich des Verfahrens zur Druckentlastung einer kerntechnischen Anlage der genannten Art wird die Aufgabe gelöst, indem der Venturiwäscher mit einer Strö- mungsgeschwindigkeit des in der Druckentlastungsleitung geführten Mediums von mehr als 150 m/s, vorzugsweise von mehr als 200 m/s, beaufschlagt wird.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die gezielte Kombination der Drosseleinrichtung mit dem Venturiwäscher durch die aufeinander abgestimmte Dimensionierung im Wesentlichen über den gesamten
Verlauf eines Störfalls hinweg sichergestellt werden kann, dass der Venturiwäscher mit einer besonders hohen Strömungsgeschwindigkeit des Druckentlastungs-Gasstroms durchströmt wird. Dadurch ist in jedem Fall eine besonders hohe Abscheidewirkung von mehr als 98 % der mitgeführten luftgetragenen Aktivitäten oder Aerosole bereits in der Waschflüssigkeit, insbesondere auch der Feinaerosole einer Partikelgröße von weniger als 0,5 μm, sichergestellt, so dass eine Freisetzung von Aktivitäten in die Umgebung besonders zuverlässig vermieden wird. Das durch den Venturiwäscher, die nachgeschaltete Drosseleinrichtung und gegebenenfalls den Metallfaserfeinfilter gebildete Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem stellt dabei in der Art eines passiv arbeitenden Systems selbsttätig in nahezu allen Phasen eines Störfalls einen im Wesentlichen konstanten Durchfluss durch den Venturiwäscher unabhängig vom in der Sicherheitshülle herrschenden Systemdruck sicher, so dass dieses System insbesondere für einen so genannten Gleitdruckbetrieb, also für eine direkte Beaufschlagung mit dem Systemdruck in der Sicherheitshülle ohne vorgeschaltete weitere Drosseleinrichtung, geeignet ist. Abhängig vom in der Druckentlastungsleitung geführten Strömungsmedium kann der nahezu konstante Durchsatz durch den Venturiwäscher dabei über die kritische Entspannung über die Drosseleinrichtung sichergestellt werden, durch die unabhängig vom anliegenden Systemdruck die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums in der Drosseleinrichtung in etwa dessen Schallgeschwindigkeit beträgt, so dass entsprechend auch der Volumendurchsatz durch den Venturiwäscher annähernd druckunabhängig konstant ist. Im Fall eines in der Druckentlastungsleitung geführten Gasgemisches kann zudem bei der Einhaltung vergleichsweise hoher Düsengeschwindigkeiten von 150 m/s bis 200 m/s - begrenzt auf < 300 m/s bei z.B. hohem H2-Anteil - eine gemischunabhängige passive Durchsatzbegrenzung durch den Venturiwäscher bereits aufgrund des von diesem erzeugten Druckverlustes gewährleistet werden.
Durch die Kombination der Hochgeschwindigkeits- Venturiwäschereinrichtung mit Rückführung kombiniert mit den nachgeschalteten Metallfaserfiltern kann auch im Langzeitbetrieb, unabhängig von der Aerosolkonzentration im Containment, ein Gesamtabscheidegrad von > 99,99 bis 99,999% gewährleistet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch eine kerntechnische Anlage mit zugeordnetem Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem,
Fig. 2 einen Behälter mit Venturiwäscher, und Fig. 3 eine Einspeisestelle der Anlage nach Fig. 1 im Ausschnitt.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die kerntechnische Anlage 1 nach Fig. 1 umfasst eine auch als Containment bezeichnete Sicherheitshülle 2, die die zur Elektrizitätserzeugung vorgesehenen nuklearen Komponenten und weitere Systemkomponenten enthält. Um auch für den Fall eines vergleichsweise gravierenden Störfalls, bei dem infolge von innerhalb der Sicherheitshülle 2 ablaufenden Vorgängen mit einem starken Druckanstieg innerhalb der Sicherheitshülle 2 gerechnet werden muss, strukturelle Beeinträchtigungen oder Instabilitäten der Sicherheitshülle 2 sicher ausschließen zu können, ist die kerntechnische Anlage 1 mit einem an die Sicherheitshülle 2 angeschlossenen Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem 4 ausgerüstet. Dieses ermöglicht im Bedarfsfall ein gezieltes und kontrolliertes Ablassen von Containment-Atmosphäre, auch als Venting bezeichnet, aus der Sicherheitshülle 2 in deren Umgebung.
Das Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem 4 umfasst eine an die Sicherheitshülle 2 angeschlossene Druckentlastungsleitung 6, die auslassseitig an einen Abblasekamin 8 angeschlossen ist. Zur Vermeidung einer Kontamination der Umgebung der kerntechnischen Anlage 1 im Falle eines Ventings oder eines Ablassens von Containment-Atmosphäre ist das Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem 4 für eine zuverlässige Rückhaltung auch von in der Containment- Atmosphäre enthaltenen luftgetragenen Aktivitäten oder Aerosolen ausgelegt. Dazu umfasst das Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem 4 einen als Filtereinrichtung für derartige luftgetragene Aktivitäten oder Aerosole vorgesehenen Nasswäscher 10.
Der Nasswäscher 10 umfasst seinerseits einen in die Druckentlastungsleitung 6 geschalteten Venturiwäscher 12, der in einem Behälter 14 mit einer Waschflüssigkeit W angeordnet ist. Der Venturiwäscher 12 umfasst eine Anzahl von Venturirohren 16, die mit ihren Auslässen 18 in einen im Behälter 14 oberhalb des Sollpegels 20 der Waschflüssigkeit W befindlichen Gasraum 22 münden. Im Gasraum 22, und somit in den Behälter 14 integriert, ist eine Drosseleinrichtung 24 angeordnet, die somit gasstromseitig in Reihe zum Venturiwäscher 12 geschaltet ist. Die Drosseleinrichtung 24 ist ihrerseits ausgangsseitig an ein weiteres Teilstück der Druckentlastungsleitung 6 angeschlossen, das über eine Filtereinrichtung 26 mit dem Abblasekamin 8 verbunden ist. Die Filtereinrichtung 26 umfasst ihrerseits einen Metallfaserfilter 28, eine Zwischendrossel 30 sowie nachfolgend ein Molekularsieb 32. Der Metallfaserfilter 28 ist dabei insbesondere als Feinfilter mit Faserfiltermatten mit abfallendem Faserdurchmesser von 40 μm bis ungefähr 1 μm ausgestaltet, so dass insbesondere auch penetrierende Feinaerosole mit einer Partikelgröße von weniger als 0,5 μm effektiv zurück gehalten werden können. Zusätzlich oder alternativ kann dem Vanturi- Wäscher 12 auch eine bevorzugt zweifach ausgeführte Schwerkraft - Tropfenab- scheidung mit Tropfenrückführung nachgeschaltet sein.
Das Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem 4 der kerntechnischen Anlage 1 ist für eine besonders zuverlässige Aktivitätsrückhaltung und insbesondere für einen Abscheidegrad der Wäschereinrichtung auch vergleichsweise feinkörniger Aerosole mit einer Partikelgröße von weniger als 0,5 μm von 98 % oder darüber ausgelegt. Zu diesem Zweck sind der Venturiwäscher 12 und die Drosseleinrichtung 24 hinsichtlich ihrer Dimensionierung gezielt aufeinander abgestimmt. Als Auslegungsziel ist dabei zugrunde gelegt, dass im Ansprechfall der Venturiwäscher 12 vom Druckentlastungs- Gasstrom mit einer besonders hohen Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 150 m/s, insbesondere von mehr als
200 m/s, durchströmt wird. Wie sich nämlich herausgestellt hat, ist bei derartig hohen Strömungsgeschwindigkeiten ein nahezu sprunghafter Anstieg in der Abscheiderate erzielbar, wobei insbesondere auch feine und feinste Aerosolpartikel in Waschflüssigkeitströpfchen eingebunden und somit abgeschieden werden.
Durch geeignete Wahl insbesondere der Strömungsquerschnitte ist dabei sichergestellt, dass in nahezu allen Phasen eines Störfallszenarios eine derartig hohe Strömungsgeschwindigkeit im Venturiwäscher 12 anliegt. Dazu ist einerseits die Drosseleinrichtung 24 dafür ausgelegt, im Ansprechfall im Wesentlichen, d. h. bei einem Systemdruck oberhalb eines Grenzdrucks, im Bereich der kritischen Entspannung zu arbeiten. Dadurch stellt sich im die Drosseleinrichtung 24 durchströmenden Gasstrom unabhängig vom in der Sicherheitshülle 2 herrschenden Systemdruck die für das Strömungsmedium relevante Schallgeschwindigkeit ein. Aufgrund dieser vom Systemdruck in der Sicherheitshülle 2 unabhängigen Strömungsgeschwindigkeit in der Drosseleinrichtung 24 ist der Volumendurchsatz durch die Drosseleinrichtung 24 im Wesentlichen unabhängig vom in der Sicherheitshülle 2 herrschenden Systemdruck konstant, so dass entsprechend auch der
Volumendurchsatz durch den vorgeschalteten Venturiwäscher 12 konstant bleibt.
Zur Ermöglichung eines so genannten Gleitdruckbetriebs, also einer unmittelbaren Beaufschlagung mit dem in der Sicherheitshülle 2 herrschenden Systemdruck, ist das Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem 4 somit dafür ausgelegt, dass der Venturiwäscher 12 gleichbleibend und nahezu unabhängig vom in der Sicherheitshülle 2 herrschenden Systemdruck mit einer entsprechend hoch gewählten Strömungsgeschwindigkeit durchströmt wird. Dies wird auch dadurch erreicht, dass die relevanten Druckverluste in der Zuströmleitung vom Containment durch Einsatz von druckveriustarmen Exzenterklappen mit Zeta-Werten < 1 , vorzugsweise < 0,5, minimiert werden.
Wie in der vergrößerten Darstellung nach Fig. 2 erkennbar ist, umfasst der Venturiwäscher 12 eine Mehrzahl von Venturirohren 16. Die Venturirohre 16 sind dabei gasstromseitig von einem gemeinsamen, eingangsseitig mit der Druckentlastungsleitung 6 verbundenen Zuführsystem 40 bespeist. Ein vergleichsweise großer Anteil der Venturirohre 16 ist als so genannte Langventurirohre ausgebildet, die mit ihren Auslässen 18 oberhalb des vorgesehenen Sollpegels 20 der Waschflüssigkeit W angeordnet sind und somit in der Art einer „frei ausblasenden" Anordnung direkt in den Gasraum 22 münden. Des Weiteren ist aber auch vorgesehen, eine Verschmutzung oder eine Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens des Venturiwäschers 12 durch Ablagerung oder Sedimentation zu verhindern, indem ein vergleichsweise kleiner Anteil, nämlich weniger als 10 %, der Venturirohre 16 schräg abwärts ausgerichtet sind. Durch diese Venturiwirbler wird eine intensive Zirkulation der Waschflüssigkeit W innerhalb des Behälters 14 erreicht, so dass Sedimentation sicher vermieden ist.
Insbesondere die als Langventurirohre ausgeführten Venturirohre 16 sind für eine vergleichsweise hohe Wasserbeladung des behandlungsbedürftigen Gasstroms von mehr als 5, insbesondere mehr als 10, Liter Waschflüssigkeit W pro Kubikmeter Gas ausgeführt. Dazu ist in den Venturirohren 16 im Eintrittsbereich 42 für die Waschflüssigkeit W eine Ringschlitzeinspeisung über den Düsenumfang in einem Öffnungswinkel von 30° bis 45° vorgesehen. Die Dimensionierung ist dabei derart vorgenommen, dass das Verhältnis der an der Verengungsstelle 44 oder so genannten Kehle jedes Venturirohres 16 ermittelten Kehlenquerschnittsfläche zur an der Ringschlitzeinspeisung ermittelten Eintrittsfläche für die Waschflüssigkeit W etwa 3:1 beträgt. Die Verengungsstelle 44 ist im Übrigen auch diejenige Stelle, an der der durchströmende Gasstrom seine maximale Strömungsgeschwindigkeit aufweist; demzufolge wird an der Verengungsstelle 44 auch die für die Auslegung und
Abstimmung des Venturiwäschers 12 und der Drosseleinrichtung 24 berücksichtigte Strömungsgeschwindigkeit ermittelt.
Im Ausführungsbeispiel sind die als Langventurirohre ausgeführten Venturirohre 16 als Rundventurirohre mit einer Kehlenbreite von weniger als 40 mm ausgeführt, so dass bei passiver Waschflüssigkeitsansaugung und -Verteilung aufgrund des durch das durchströmende Medium erzeugten Unterdrucks eine Einspeisung der Waschflüssigkeit W bis in den Kernstrahlbereich im Inneren des jeweiligen Venturirohres 16 sichergestellt ist. Die Venturirohre 16 weisen darüber hinaus ein Verhältnis von Höhe zu Kehlenbreite von mehr als 10 auf.
Wie der vergrößerten Darstellung nach Fig. 2 zudem noch entnehmbar ist, ist die Drosseleinrichtung 24 zur Tropfenabscheidung mit einem Ablaufrohr 46 versehen, das ausgangsseitig in die Waschflüssigkeit W mündet. Die Drosseleinrichtung 24 ist ihrerseits ausgangsseitig mit der Druckentlastungsleitung 6 verbunden.
Wie weiterhin aus Fig. 1 erkennbar ist, ist zur Ermöglichung einer besonders kompakten Bauweise des Behälters 14 eine mehrkomponentige Bevorratung von Waschflüssigkeit W vorgesehen. Einerseits wird im Behälter 14 Waschflüssigkeit W vorgehalten, in der der Venturiwäscher 12 angeordnet ist. Zusätzlich und ergänzend hierzu ist der Behälter 14 aber waschflüssigkeitsseitig über eine Zuspeiseleitung 48 mit einem weiteren Waschflüssigkeitsspeicher 50 verbunden. Es kann sich beim Waschflüssigkeitsspeicher 50 um ein eigens hierfür konzipiertes Behältnis handeln, das für eine zuverlässige Nachspeisung von Waschflüssigkeit W in den Behälter 14 hinein geodätisch geeignet hoch liegend gewählt ist, wobei sich der Sollpegel 20 der Waschflüssigkeit W im Behälter 14 durch die im weiteren Waschflüssigkeitsspeicher 50 eingestellte Höhe der dort vorgehaltenen Waschflüssigkeit W einstellt. Alternativ kann als weiterer Waschflüssigkeitsspeicher 50 aber auch ein ohnehin vorgesehener Wassertank wie beispielsweise ein Abwasserbehälter, eine Deionatversorgung oder ähnliches vorgesehen sein, wobei die bedarfsweise Nachspeisung von Waschflüssigkeit W in den Behälter 14 hinein über geeignet gewählte Gefälle oder beispielsweise mittels Membranpumpen oder Druckluft erfolgen kann.
Weiterhin ist der Behälter 14 waschflüssigkeitsseitig über eine Rückspeiseleitung 52 mit dem Innenraum der Sicherheitshülle 2 verbunden. Dadurch ist in der Art einer Rezirkulation oder Rückspeisung eine Rückführung von mit luftgetragenen Aktivitäten oder mit Aerosolen belasteter Waschflüssigkeit W aus dem Behälter 14 heraus in die Sicherheitshülle 2 hinein ermöglicht. Damit kann durch ständige oder zyklische
Rezirkulation derartig beladener Waschflüssigkeit W die Aktivität in ihrer Gesamtheit besonders zuverlässig im Inneren des Containments oder der Sicherheitshülle 2 gehalten werden, so dass die Gefahr eines Austrags in die Umgebung besonders gering gehalten ist. Gerade durch eine derartige Rezirkulation der Waschflüssigkeit W kann im Übrigen auch die über die zurückgehaltenen Aktivitäten importierte
Nachzerfallswärme konsequent aus dem Behälter 14 in die Sicherheitshülle 2 hinein zurück verlagert werden, so dass die Verdampfung von Waschflüssigkeit W im Behälter 14 besonders gering gehalten ist. Trotz der Rezirkulation von Waschflüssigkeit W in den Innenraum der Sicherheitshülle 2 hinein und eine Nachspeisung von Waschflüssigkeit W aus dem weiteren Waschflüssigkeitsspeicher 50 kann damit infolge der vermiedenen Verdampfung der insgesamt anfallende Verbrauch an Waschflüssigkeit W besonders gering gehalten werden.
Wie durch die strichlierte Linie 54 angedeutet, kann die Rückspeiseleitung 52 über die Druckentlastungsleitung 6 mit dem Innenraum der Sicherheitshülle 2 verbunden sein. Wie in der ausschnittsweisen Vergrößerung in Fig. 3 dargestellt, erfolgt die Rezirkulation dabei in der Art einer passiven Ausgestaltung im Gegenstrom zum aus der Sicherheitshülle 2 austretenden Gasstrom, wobei keine zusätzliche Durchführung durch die Sicherheitshülle 2 benötigt wird. Um dabei einen ausreichenden Einspeisedruck für die rückzuspeisende Waschflüssigkeit W sicherzustellen, ist im Ausführungsbeispiel der Behälter 14 mit der darin befindlichen Waschflüssigkeit W in ausreichender geodätischer Höhe, nämlich etwa 10 m oberhalb der Austrittsstelle 56 der Druckentlastungsleitung 6 aus der Sicherheitshülle 2, angeordnet. Allein durch den geodätischen Druck in der Wassersäule in der Rückspeiseleitung 52 ist somit in der Art eines passiven Systems ein ausreichender Rückspeisedruck für die Waschflüssigkeit W in das Containment oder die Sicherheitshülle 2 hinein gewährleistet.
Alternativ kann auch eine zyklische Rückspeisung durch Schließen der Austrittsarmatur bei Überdruck im Containment oder die Nutzung einer separaten Kleinleitung mit geringem unterkritischem Querschnitt und entsprechender Beaufschlagung mit Pumpen, beispielsweise einer Druckluftmembranpumpe oder einer Kreiselpumpe, vorgesehen sein. Die hierfür notwendigen Komponenten, beispielsweise ein Druckluftreservoir 58, sind in Fig. 1 schematisch dargestellt.
Für eine zuverlässige Jodrückhaltung ist der pH-Wert in der Waschflüssigkeit W im Behälter 14 auf einen alkalischen Wert, insbesondere einen Wert von mehr als 9, eingestellt. Dazu erfolgt eine bedarfsweise Zudosierung von NaOH, anderer Laugen und/oder Natriumthiosulfat durch Ansaugung über eine im Frischwasserstrom befindliche Strahlpumpe.
Bezugszeichenliste
kerntechnische Anlage
Sicherheitshülle (Containment)
Druckentlastungs- und Aktivitätsrückhaltesystem
Druckentlastungsleitung
Abblasekamin
Nasswäscher
Venturiwäscher
Behälter
Venturirohre
Auslass
Sollpegel
Gasraum
Drosseleinrichtung
Filtereinrichtung
Metallfaserfilter
Zwischendrossel
Molekularsieb
Zuführsystem
Eintrittsbereich
Verengungsstelle
Ablaufrohr
Zuspeiseleitung
Waschflüssigkeitsspeicher
Rückspeiseleitung strichlierte Linie
Austrittsstelle
Druckluftreservoir
Waschflüssigkeit

Claims

Ansprüche
1. Kerntechnische Anlage (1 ) mit einer Sicherheitshülle (2), an die eine Druckentlastungsleitung (6) angeschlossen ist, in die in Reihe ein in einem Behälter (14) s mit einer Waschflüssigkeit (W) angeordneter Venturiwäscher (12) sowie eine
Drosseleinrichtung (24) geschaltet sind, wobei der Venturiwäscher (12) und die Drosseleinrichtung (24) derart dimensioniert sind, dass sich bei einer kritischen Entspannung eines in der Druckentlastungsleitung (6) strömenden Luft-Dampf- Gemisches an der Drosseleinrichtung (24) im Venturiwäscher (12) eine 0 Strömungsgeschwindigkeit des Luft-Dampf-Gemisches von mehr als 150 m/s, vorzugsweise von mehr als 200 m/s, einstellt.
2. Kerntechnische Anlage (1 ) nach Anspruch 1 , bei der der Venturiwäscher (12) und die Drosseleinrichtung (24) derart dimensioniert sind, dass die Strömungs- s geschwindigkeit des Luft-Dampf-Gemisches etwa' 1/3 unter der maximalen
Geschwindigkeit für ein Zweiphasengemisch liegt.
3. Kerntechnische Anlage (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Venturiwäscher (12) eine Mehrzahl von Venturirohren (16) umfasst, von denen ein vergleichsweise 0 großer Anteil mit ihren Auslässen (18) oberhalb des vorgesehenen Sollpegels (20) der Waschflüssigkeit (W) angeordnet ist, und von denen ein vergleichsweise kleiner Anteil, vorzugsweise bis zu etwa 10 %, mit abwärts gerichteter Auslassrichtung angeordnet ist.
4. Kerntechnische Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die
Venturirohre (16) des Venturiwäschers (12) jeweils ein Verhältnis ihrer Kehlenquerschnittsfläche zur Eintrittsfläche für die Waschflüssigkeit (W) von weniger als 10:1 , vorzugsweise von etwa 3:1 , aufweisen.
5. Kerntechnische Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Venturirohre (16) des Venturiwäschers (12) als Rundventurirohre mit einer Kehlenbreite von weniger als etwa 80 mm, vorzugsweise von weniger als etwa 40 mm, oder als Flachventurirohre mit einer Kehlenbreite von weniger als etwa 100 mm ausgeführt sind.
6. Kerntechnische Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Venturirohre (16) des Venturiwäschers (12) ein Verhältnis von Höhe zu Kehlenbreite von mehr als 5, vorzugsweise von mehr als 10, aufweisen.
7. Kerntechnische Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren Behälter (14) waschflüssigkeitsseitig mit einem Waschflüssigkeitsspeicher (50) verbunden ist.
8. Kerntechnische Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, deren Behälter (14) waschflüssigkeitsseitig über eine Rückspeiseleitung (52) mit dem Innenraum der Sicherheitshülle (2) verbunden ist.
9. Kerntechnische Anlage (1 ) nach Anspruch 8, deren Rückspeiseleitung (52) über die Druckentlastungsleitung (6) mit dem Innenraum der Sicherheitshülle (2) verbunden ist.
10. Kerntechnische Anlage (1 ) nach Anspruch 9, deren Behälter (14) geodätisch zumindest etwa 5 m, vorzugsweise mindestens 10 m, höher liegend als die Austrittsstelle (56) der Druckentlastungsleitung (6) aus der Sicherheitshülle (2) angeordnet ist.
11. Kerntechnische Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in deren Behälter (14) eine Waschflüssigkeit (W) mit einem pH-Wert von mindestens 9 vorgehalten ist.
12. Kerntechnische Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , deren Venturiwäscher (12) eine zweifache Schwerkrafttropfenabscheidung mit Tropfenrückführung und/oder ein als Faserabscheider, vorzugsweise mit Fasern <
50 μm mit abfallenden Faserstärken, ausgeführter Metallfaserfilter (28) nachgeschaltet ist.
13. Kerntechnische Anlage (1 ) nach Anspruch 12, bei der der Metallfaserfilter (28) als
Filter mit Fasern einer Faserstärke von bis zu 5 μm , vorzugsweise aus Edelstahlfasern oder gesinterten Faserfiltern mit Poren- oder Faserdurchmessern < 5 μm, ausgebildet ist.
14. Kerntechnische Anlage (1 ) nach einem der Ansprdüche 1 bis 13, deren Venturiwäscher (12) ein mit Siberverbindungen belegtes Molekularsieb (32) nachgeschaltet ist.
15. Kerntechnische Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die Drosseleinrichtung (24) in den Behälter (14) integriert ist.
16. Verfahren zur Druckentlastung einer kerntechnischen Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei dem der Venturiwäscher (12) mit einer Strömungs- geschwindigkeit des in der Druckentlastungsleitung (6) geführten Mediums von mehr als 150 m/s, vorzugsweise von mehr als 200 m/s, beaufschlagt wird.
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