DE1265309B - Schutzvorrichtung fuer Kernreaktoranlagen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G21d

Deutsche Kl.: 21g-21/31

A 44974 VIII c/21g
11. Januar 1964
4. April 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme des in einem druckfest begrenzten Reaktorraum bei Reaktorschäden freiwerdenden unter hohem Druck stehenden Kühl- und/oder Moderatormittels, bestehend aus einem teilweise mit Wasser gefüllten Behälter, der mit dem Reaktorraum über Leitungen in Verbindung steht, welche unterhalb des freien Wasserspiegels in dem Behälter münden und einer den Behälter gegen die Umgebung abschließenden Verschlußvorrichtung, welche bei einer Zunahme des Druckes in dem über dem Wasserspiegel des Behälters befindlichen Gasvolumen, dieses Volumen unter Beibehaltung des Abschlusses gegen die Umgebung vergrößert.

Im allgemeinen ist in Kernreaktorstationen der Reaktor selbst mit seinem Hilfssystem in einem Raum aufgestellt, während die Turbinenanlage mit ihrem Hilfssystem sich in einem getrennten Raum befindet. Aus Sicherheitsgründen wird verlangt, daß das Reaktorgebäude und die Anlage so ausgeführt sind, daß das Reaktorgebäude den Überdruck verträgt, der im Gebäude bei einem Reaktorschaden entsteht, z. B. wenn eine der dicken Rohrleitungen, die vom Reaktor zur Turbinenanlage führen, brechen sollte. Der Reaktor enthält eine relativ große Menge als Kühlwasser oder auch als Moderator dienendes Wasser, beispielsweise schweres Wasser, das im Betrieb eine hohe Temperatur hat. Wenn irgendwo im Hauptdrucksystem des Reaktors ein Leck entsteht, strömt das Wasser heraus, und es bildet sich Dampf, der einen Überdruck im Reaktorgebäude verursacht. Dieses soll daher gasdicht und so bemessen sein, daß es einem Druck von beispielsweise 2 atü widerstehen kann. Das ist etwa der Druck, der sich bildet, wenn das gesamte Kühlmittel aus dem Reaktor herausströmt.

Auf Grund dieser Anforderungen verwendet man meist ein System, in dem der Druck, der von dem bei einem Reaktorschaden im Reaktorraum verdampfenden Wasser herrührt, von einem teilweise mit Wasser gefüllten, isolierten und mit Strahlenschutz versehenen Raum aufgenommen wird. Dieses System ist unter der Bezeichnung »pressure-suppressionsystem« (Druckunterdrückungssystem) bekannt, weshalb der obengenannte Raum im folgenden PS-Raum genannt wird. Im Boden des Reaktorraumes befinden sich Ausblasöffnungen, die unter dem Wasserspiegel in den PS-Raum münden. Die dicken Rohrleitungen vom Reaktor zur Turbinenhalle sind im Reaktorraum mit Schnellschließventilen versehen, die bei Bruch außerhalb des Reaktorraumes in einer der dicken Rohrleitungen mit Hilfe einer Kontrollausrüstung

Schutzvorrichtung für Kernreaktoranlagen

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,

Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,

6300 Gießen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Hans Norman, Västeräs (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 24. Januar 1963 (771)

schnell geschlossen werden können. Wenn das Leck im Reaktor oder zwischen dem Reaktor und den Ventilen entsteht, wird der strömende Dampf in das Wasser im PS-Raum hinabgeleitet, wo er kondensiert wird. Die großen Räume, die außerhalb des Reaktorraumes liegen, können auf diese Weise für einen wesentlich niedrigeren Druck als früher bemessen werden, daher die Bezeichnung »pressure suppression« (Druckunterdrückung). Der Reaktorraum kann also für einen Überdruck von etwa 2 bis 5 atü bemessen werden, während bei der Bemessung der Station im übrigen keine Druckerhöhung beachtet werden muß. Früher war es notwendig, daß ein größerer gasdichter, eingeschlossener Teil der Reaktoranlage einem Überdruck von etwa 2 atü widerstehen konnte, was den Aufbau beträchtlich verteuerte.

Das bisher bekannte PS-System ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß der PS-Raum selbst geschlossen ist und sowohl für das Volumen, das sich im Normalzustand oberhalb des Wasserspiegels befindet, als auch das im Reaktorraum befindliche Luftvolumen bemessen werden muß, das nach Entstehen eines Lecks mit dem zum PS-Raum herausströmenden Dampf mitgeführt wird. Es besteht deshalb das Problem, die Volumen- und Druckverhältnisse derart abzuwägen, daß einesteils der Raum nicht zu groß und andererseits der Druck nicht zu hoch wird. Außerdem muß die im PS-Raum vorhandene verseuchte Luft isoliert werden.

Bekannt (ZeitschriftTechn. Überwach., Bd. 2,1961, Nr. 10, Oktober, Seiten 377 folgende) ist eine Vor-

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richtung, bei der die aus dem Reaktorraum herausströmenden Gase in in einem Becken enthaltenes Wasser geblasen werden, welches Becken mit einer in senkrechter Richtung verschiebbaren Glocke abgeschlossen ist. Eine solche Vorrichtung erfordert wegen der notwendigerweise großvolumigen Glocke einen beträchtlichen Bauaufwand. Außerdem können im Wasser lösliche, nicht kondensierbare radioaktive Gase durch die Wasserdichtung, mit der die Glocke gegenüber dem Beckeninhalt abgedichtet ist, ins Freie gelangen.

Weiter ist eine Vorrichtung bekannt (deutsche Patentschrift 1066 288), bei der ebenfalls ein mit einer Glocke abgeschlossenes Wasserbassiü verwendet wird, wobei jedoch die entweichenden Gase nicht in das Wasser eingeblasen werden, sondern über dem Wasserspiegel münden. Bei einer solchen Vorrichtung ergeben sich gleiche Schwierigkeiten wie bei der zuerst beschriebenen bekannten Vorrichtung.

Durch die Erfindung soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die einmal in der Herstellung billig ist und zum anderen das Austreten radioaktiver Gase völlig verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung die Verschlußvorrichtung ein zur Umgebung hin offenes, mit Wasser gefülltes und mit dem Behälter über einen gasführenden Kanal verbundenes Becken nach Art eines Wasserschlosses. Hierbei kann das Wasser des Beckens gegen das Gasvolumen des Behälters durch eine flexible Membran abgedichtet sein. Die Umgebung kann die Atmosphäre oder ein großes Wasservolumen, z. B. ein See oder das Meer sein.

Bei einer weiteren Vorrichtung der eingangs genannten Gattung besteht die Verschlußvorrichtung aus einer mit einer Auslaßöffnung zur freien Atmosphäre versehenen Luftkammer, welche gegen das Gasvolumen des Behälters mit Hilfe einer flexiblen Membran abgedichtet ist. In diesem Fall kann die Auslaßöffnung mit einem druckaufnehmenden Gitter versehen sein.

Die Vorrichtungen nach der Erfindung haben gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil, daß sie konstruktiv einfach sind, da die Schwierigkeiten, die der Bau großvolumiger beweglicher Glocken mit sich bringt, vermieden wird. Außerdem wird verhindert, daß radioaktive Substanzen über abdichtendes Wasser ins Freie gelangen können. Dies wird dadurch verhindert, daß das abdichtende Wasservolumen von dem Wasservolumen, in das die radioaktiven Gase eingeblasen werden, getrennt ist bzw. dadurch, daß zwischen dem Wasservolumen, in das die Gase eingeblasen werden, und der Umgebung eine Membran angeordnet ist.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand dreier Ausführungsbeispiele erläutert, die in den Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung schematisch dargestellt sind.

In den Figuren bezeichnet 1 den Reaktorraum, der den Reaktor 2 enthält, 3 den sogenannten PS-Raum, 4 einen Pufferraum und 5 einen Kanal, der mit dem Freien in Verbindung steht. Mit 6 sind die dicken Rohrleitungen angedeutet, die zur Turbinenanlage führen. Durch den Boden des Reaktorraumes sind Ausblasleitungen 8 geführt, die unter dem Wasserspiegel in den PS-Raum 3 münden. Ein Rohrstutzen 9 mit einem Rückschlagventil im Reaktorboden ist vorgesehen, um nach dem Herausblasen das herausgeblasene Luftvolumen zum Reaktorraum zurückzuführen. Gemeinsam für die Figuren ist auch ein Verbindungskanal 10 zwischen dem PS-Raum 3 und dem Pufferraum 4.

Mit einer vollen Linie ist der Wasserspiegel in Normalzustand und mit einer gestrichelten Linie der Wasserspiegel nach dem Herausblasen in den PS-Raum 3 angedeutet.

Gemäß Fig. 1 ist der Pufferraum3 von einem Kühlwasserkanal 5 durch ein Wasserschloß 11 getrennt. Das Wasser kann sich im Kanal ausbreiten. Durch die gezeigte Ausführung ist es möglich, das sonst im PS-Raum erforderliche Volumen auf ungefähr 30 °/o zu begrenzen. Wenn sich diese Lösung aus Sicherheitsgründen verbietet, kann die Ausbreitung entweder zu dem immer vorhandenen Brennstoffbassin, einem besonderen Bassin oder eventuell zu einem vorhandenen Sedimentierungsbassin erfolgen. Bei einer solchen Alternative erhält man jedoch eine Volumenzunahme des Pufferbassins, die von der Erhöhung des Niveaus in dem sekundären Bassin abhängt.

Eine Möglichkeit, die genannte Volumenzunahme zu vermeiden, ist, das herausgeblasene Luftvolumen vom Wasser mit Hilfe einer Membran 12 zu isolieren, wie in F i g. 2 gezeigt ist. Die Membran 12 ist bei dieser Ausführung im Bodenteil des Pufferbassins 4 befestigt und begrenzt auf der Sekundärseite ein Wasservolumen, das bei Bruch der dicken Rohrleitungen 6 mehr oder weniger in den Kühlwasserkanal 5 hinein verdrängt wird. Für ein vorherbestimmtes Druckverhältnis im PS-Raum kann hierdurch die Größe des Pufferraums 4 um ein Volumen reduziert werden, das dem Volumen der Luft im Pufferraum bei atmosphärischem Druck — für den in Frage stehenden Überdruck umgerechnet — entspricht. 13 ist ein Entlüftungsrohr.

Fig. 3 zeigt eine Alternative, bei der auf der Sekundärseite der Membran an Stelle von Wasser Luft verwendet wird. Eine solche Ausführung dürfte einen schnelleren Verlauf in Hinblick auf die Beschleunigung der Sekundärseite zulassen. Die Membran wird jedoch in diesem Fall in der Endlage druckaufnehmend bei der Ausblasöffnung 15 ins Freie. Als Sicherheitsmaßnahme kann ein Schutzgitter 14 in der Ausblasöffnung 15 angeordnet werden.

Eine weitere Alternative ist denkbar, bei der man normalerweise das Luftvolumen des PS-Raums unter Unterdruck hält.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Aufnahme des in einem druckfest begrenzten Reaktorraum bei Reaktorschäden freiwerdenden unter hohem Druck stehenden Kühl- und/oder Moderatormittels, bestehend aus einem teilweise mit Wasser gefüllten Behälter, der mit dem Reaktorraum über Leitungen in Verbindung steht, welche unterhalb des freien Wasserspiegels in dem Behälter münden, und einer den Behälter gegen die Umgebung abschließenden Verschlußvorrichtung, welche bei einer Zunahme des Druckes in dem über dem Wasserspiegel des Behälters befindlichen Gasvolumen, dieses Volumen unter Beibehaltung des Abschlusses gegen die Umgebung vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verschlußvorrichtung ein zur Umgebung hin offe-

nes, mit Wasser gefülltes und mit dem Behälter über einen gasführenden Kanal verbundenes Becken nach Art eines Wasserschlosses ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser des Beckens gegen das Gasvolumen des Behälters durch eine flexible Membran abgedichtet ist.

3. Vorrichtung zur Aufnahme des in einem druckfest begrenzten Reaktorrraum bei Reaktorschäden freiwerdenden unter hohem Druck stehenden Kühl- und/oder Moderatormittels, bestehend aus einem teilweise mit Wasser gefüllten Behälter, der mit dem Reaktorraum über Leitungen in Verbindung steht, welche unterhalb des freien Wasserspiegels in dem Behälter münden, und einer den Behälter gegen die freie Atmosphäre abschließenden Verschlußvorrichtung, welche bei einer Zunahme des Druckes in dem über dem Wasserspiegel des Behälters befindlichen Gasvolumen, dieses Volumen unter Beibehaltung des Abschlusses gegen die freie Atmosphäre vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung aus einer mit einer Auslaßöffnung zur freien Atmosphäre versehenen Luftkammer besteht, welche gegen das Gasvolumen des Behälters mit Hilfe einer flexiblen Membran abgedichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung mit einem druckaufnehmendem Gitter versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1066 288;
britische Patentschrift Nr. 909193;
französische Patentschrift Nr. 1216 047;
Techn. Überw., Bd. 2,1961, Nr. 10, S. 377 bis 380.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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