DE3002641A1

DE3002641A1 - Heat removal from irradiated fuel element store - by natural convection between internal and external exchangers esp. via heat pipe

Info

Publication number: DE3002641A1
Application number: DE19803002641
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 6945 Hirschberg Bayer; Ulrich Dipl.-Ing. 6702 Bad Dürkheim Birkhold
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1981-07-30

Abstract

Nuclear plant comprises buildings in which heat is generated, esp. as decay heat from used fuel elements. To remove heat from the building or buildings, a heat transfer system (3) connecting the inside of the building to the exterior is provided. Each heat transfer system (3) is a closed circuit partly filled with a vapourizing medium and having two heat exchangers (3a,3b) one inside the building and one outside. T he heat exchanger.

Description

Kerntechnische Anlage Nuclear facility

Die Erfindung bezieht sich auf eine kerntechnische Anlage, aus deren Gebäuden die anfallende Wärme, insbesondere die von abgebrannten Brennelementen erzeugte Nachzerfallswärme mittels einer oder mehrerer Wärmeabfuhreinrichtungen ableitbar ist.The invention relates to a nuclear installation from which Buildings absorb the heat generated, in particular from spent fuel assemblies generated decay heat by means of one or more heat dissipation devices can be derived.

Eine solche Wärmeabfuhreinrichtung ist insbesondere für die Lager kerntechnischer Anlagen unbedingt erforderlich, in denen abgebrannte Brennelemente deponiert werden. Bis jetzt ist es üblich, diese Wärmeabfuhr mit Systemen zu bewerkstelligen, die aktive Komponenten, wie z.B. Pumpen und dergl. enthalten.Such a heat dissipation device is particularly useful for the bearings nuclear facilities absolutely necessary in which spent fuel assemblies be deposited. Up until now it has been customary to achieve this heat dissipation with systems which contain active components such as pumps and the like.

Gegen diese im Augenblick noch angewandten Methoden der Wärmeabfuhr werden neuerdings aus sicherheitstechnischen Gründen Einwände hervorgebracht. Ein Sicherheitsrisiko ist darin zu sehen, daß die bisher verwendeten Pumpen zum einen mechanische Bauteile aufweisen und zum anderen zu ihrer Betätigung an ein Energieversorgungsnetz anzuschließen sind. Mechanische Bauteile sind bekanntlich einem Verschleiß ausgesetzt, so daß ein, wenn auch nur hypothetisch angenommener, Ausfall einer solchen Einrichtung nicht auszuschließen ist.Against these methods of heat dissipation, which are still in use at the moment Objections have recently been raised for safety reasons. A A safety risk is to be seen in the fact that the pumps used so far on the one hand Have mechanical components and, on the other hand, to operate them on a power supply network are to be connected. Mechanical Components are known to be a Exposed to wear, so that a failure, even if only hypothetically assumed such a facility cannot be ruled out.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kerntechnische Anlage so auszubilden, daß dieaus ihren Gebäuden abzuleitende Wärme durch Naturumlauf oder freie Konvektion abgeführt werden kann, so daß auf die bis jetzt verwendeten Wärmeabfuhreinrichtungen entweder vollständig verzichtet werden kann oder diese zumindest keine sicherheitstechnischen Aufgaben mehr haben, so daß eine erhebliche Kosteneinsparung ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object of a nuclear To design the system in such a way that the heat to be dissipated from its buildings is by natural circulation or free convection can be dissipated, so that on the ones used up to now Heat dissipation devices can either be completely dispensed with or this have at least no more safety-related tasks, so that a considerable Cost saving is made possible.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß für den Wärmetransport vom Gebäudeinneren nach außen ein oder mehrere wenigstens bereichsweise sowohl innerhalb als auch außerhalb jedes Gebäudes angeordnete Wärmeübertrager vorgesehen sind.The solution to this problem is characterized in that for the Heat transport from the inside of the building to the outside one or more at least regionally heat exchangers arranged both inside and outside of each building are provided are.

Durch die Verwendung von Wärmeübertragern, die al-s Wärmerohre ausgebildet sind, ist es möglich, die in kerntechnischen Anlagen anfallende Wärme auf einfache Weise aus den Gebäuden herauszutransportieren. Die Wärmeübertrager lassen sich ohne weiteres durch die Gebäudewände, die aus Sicherheitsgründen Bunkerdicke aufweisen, problemlos herausführen, da ihre Abmessungen, insbesondere ihre Durchmesser so gewählt werden können, daß es keine Probleme bei dem Hindurchführen durch die in den Gebäudewänden liegenden Armierungen gibt. Bei der Verwendung von als Wärmerohren ausgebildeten Wärmeübertragern sind keine großen Gebäude öffnungen erforderlich, was wiederum durch den klein wählbaren Durchmesser der Wärmerohre gegeben ist. Ein weiterer Vorteil dieser Wärmerohre ist darin zu sehen, daß sie unabhängig vonjeder elektrischen Energie betrieben werden. Die Wärmerohre bedürfen keiner häufigen Wartung, wie es bei den bis jetzt benutzten Wärmeabfuhreinrichtungen der Fall ist. Ferner gewähr- leisten die Wärmerohre eine große Sicherheit, was ihre Betriebsdauer und ihre Funktionsfähigkeit betrifft.Through the use of heat exchangers, which are designed as heat pipes are, it is possible to use the heat generated in nuclear facilities in a simple way Way of transporting them out of the buildings. The heat exchangers can be used without further through the building walls, which have bunker thickness for safety reasons, lead out without any problems, since their dimensions, in particular their diameter, are chosen can be that there are no problems in passing through in the building walls lying reinforcements there. When using trained as heat pipes Heat exchangers do not require large building openings, which in turn is given by the small selectable diameter of the heat pipes. Another advantage These heat pipes can be seen in the fact that they are independent of any electrical energy operate. The heat pipes do not require frequent maintenance like the hitherto used heat dissipation devices is the case. Furthermore, Afford the heat pipes provide great security as to their service life and functionality regards.

Jeder der hier verwendeten Wärmeübertrager ist als geschlossener, mit einer Teilfüllung eines verdampfbaren Mediums versehener Hohlkörper mit wenigstens zwei Wärmetauschzonen ausgebildet, von denen wenigstens eine erste Zone im Inneren eines Gebäudes der kerntechnischen Anlage angeordnet ist, während die zweite Wärmetauschzone außerhalb dieses Gebäudes wenigstens bereichsweise an mindestens ein wärmeaufnehmendes Mittel angrenzt.Each of the heat exchangers used here is designed as a closed, with a partial filling of a vaporizable medium provided hollow body with at least two heat exchange zones formed, of which at least a first zone inside a building of the nuclear facility is arranged, while the second heat exchange zone outside this building, at least in some areas, to at least one heat-absorbing Adjacent means.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung grenzt die erste Wärmetauschzone an die Oberfläche der im Gebäude befindlichen Wärmequelle an.In one embodiment of the invention, the first heat exchange zone is adjacent to the surface of the heat source in the building.

Bei einer zweiten Ausführungsform ist die erste Wärmetauschzone im Inneren der Wärmequelle angeordnet. Ebenso ist es möglich, die erste Wärmetauschzone innerhalb des Gebäudes so anzuordnen, daß sie von dem das Gebäude ausfüllenden, dampfförmigen Medium, welches Von der Wärmequelle aufgeheizt ist, umströmt wird.In a second embodiment, the first heat exchange zone is im Arranged inside the heat source. It is also possible to use the first heat exchange zone to be arranged within the building in such a way that they are separated from the vaporous medium, which is heated by the heat source, flows around.

Ebenso kann die erste Wärmetauschzone in einem flüssigen Medium angeordnet werden, das sich im Inneren eines Gebäude befindet.The first heat exchange zone can also be arranged in a liquid medium inside a building.

Ferner besteht die Möglichkeit, die erste Wärmetauschzone des Wärmeübertragers so anzuordnen, daß sie an die Wärmetauschfläche eines Zwischenkühlsystems angrenzt, welches mit der Wärmequelle in Verbindung steht. Für den Abtransport der anfallenden Wärme aus den Gebäuden einer kerntechnischen Anlage werden vorzugsweise Wärmerohre verwendet, die sich aufgrund ihrer Gestaltung, insbesondere was iLre Form betrifft, in geeigneter Weise in die bauliche Konstruktion der Anlage integrieren lassen, so können beispielsweise U-förmig gebogene Wärmerohre ebenso wie stabförmig ausgebildete Wärmerohre Verwendung finden. Vorzugsweise werden in kerntechnischen Anlagen Wärmerohre der letztgenannten Art verwendet. Diese werden vorzugsweise so eingebaut, daß ihre Längsachse mit der Senkrechten, mindestens einen Winkel von 30° einschließt. Dabei ist darauf zu achten, daß die erste, im Inneren des Gebäudes angeordnete Wärmetauschzone tiefer liegt als die zweite außerhalb des Gebäudes angeordnete Wärmetauschzone. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das in der zweiten Wärmetauschzone gebildete Kondensat unter dem Einfluß der Schwerkraft sofort in die erste Wäremtauschzone zurückfließt. Damit wird sichergestellt, daß bei einem Temperaturanstieg außerhalb des Gebäudes auf Werte, die die Temperatur im Inneren des Gebäudes überschreiten, kein Wärmetransport von außen nach innen erfolgt.It is also possible to use the first heat exchange zone of the heat exchanger to be arranged in such a way that it adjoins the heat exchange surface of an intermediate cooling system, which is connected to the heat source. For the removal of the accruing Heat from the buildings of a nuclear facility is preferably used as heat pipes used, which due to their design, in particular with regard to iLre Form, can be integrated into the structural design of the system in a suitable manner, for example, heat pipes bent in a U-shape as well as rod-shaped heat pipes Find heat pipes use. Heat pipes are preferably used in nuclear systems of the latter type is used. These are preferably installed so that their Longitudinal axis with the vertical, encloses at least an angle of 30 °. Included care must be taken that the first, arranged inside the building Heat exchange zone is lower than the second heat exchange zone located outside the building. This arrangement ensures that that formed in the second heat exchange zone Condensate under the influence of gravity immediately into the first heat exchange zone flows back. This ensures that if the temperature rises outside of the building to values that exceed the temperature inside the building, there is no heat transfer from the outside to the inside.

Wie bereits erwähnt, wird die zweite Wärmetauschzone des Wärmeübertragers außerhalb des Gebäudes positioniert. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die zweite Wärmetauschzone innerhalb einer Luftschachtes anzuordnen, der unten und oben offen ist, so daß innerhalb desselben eine Kaminwirkung auftritt und Luft in ausreichender Menge an der zweiten Wärmetauschzone vorbeiströmen kann. Es besteht auch die Möglichkeit, die zweite Wärmetauschzone des Wärmeübertragers im Erdreich anzuordnen, um die Wärme dorthin abzuleiten. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Wärmetauschzone des Wärmeübertragers im Grundwasser angeordnet. Ebenso besteht die Möglichkeit, die zweite Wärmetauschzone in einem kalten Fließwasser oder einem Teich, der durch Grundwasser oder Niederschläge gespeist wird, zu positionieren.As already mentioned, the second heat exchange zone is the heat exchanger positioned outside the building. In particular, there is the possibility of the second To arrange the heat exchange zone within an air shaft that is open at the bottom and at the top is so that a chimney effect occurs within it and air in sufficient Amount can flow past the second heat exchange zone. There is also the possibility to arrange the second heat exchange zone of the heat exchanger in the ground to collect the heat to derive there. In another embodiment of the invention, the second Heat exchange zone of the heat exchanger arranged in the groundwater. There is also the Possibility of using the second heat exchange zone in cold running water or a pond, which is fed by groundwater or precipitation.

Damit die von der zweiten Wärmetauschzone abzugebende Wärme leichter auf das wärmeaufnehmende Medium übertragen werden kann, ist selbige mit ihrer Oberfläche vergrößernden Elementen wie Rippen, Stifte oder Noppen versehen.So that the heat to be given off by the second heat exchange zone is easier can be transferred to the heat-absorbing medium is the same with its surface Enlarging elements such as ribs, pins or knobs.

In vorteilhafter Weise weist der Wärmeübertrager eine zweite Teilfüllung eines Gases, sowie mindestens jeweils einen an die zweite Wärmetauschzone angrenzenden Aufnahmeraum für das Gas auf. Die Menge dieses Gases und der Aufnahmeraum sind so bemessen, daß unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwertes die zweite Wärmetauschzone von diesem Gas zumindest weitgehend ausgefüllt und somit die Wärmeübertragung vollständig oder mindestens fast vollständig verhindert ist, wogegen oberhalb des vorgegebenen Temperaturwertes dieses Gas vom verdampfenden Medium zumindest teilweise in den Aufnahmeraum gepreßt und die zweite Wärmetauschzone zum Wärmeaustausch wenigstens bereichsweise freigegeben ist.The heat exchanger advantageously has a second partial filling of a gas, as well as at least one adjoining the second heat exchange zone Reception space for the gas. The amount of this gas and the receiving space are like that dimensioned that below a predetermined temperature value the second The heat exchange zone is at least largely filled by this gas, and thus the heat transfer is completely or at least almost completely prevented, whereas above the predetermined temperature value of this gas from the evaporating medium at least partially pressed into the receiving space and the second heat exchange zone for heat exchange at least is released in certain areas.

Bei einer Ausführungsform weist jeder Wärmeübertrager mehrere erste Wärmetauschzonen und nur eine zweite Wärmetauschzone auf. In vorteilhafter Weise ist jeder in der kerntechnischen Anlage verwendete Wärmeübertrager rohrförmig ausgebildet und weist zur Rückführung des Kondensats im Innern ein poröses als Kapillarstruktur ausgebildetes Material auf.In one embodiment, each heat exchanger has a plurality of first Heat exchange zones and only a second heat exchange zone. In an advantageous manner every heat exchanger used in the nuclear facility is tubular and has a porous capillary structure inside to recirculate the condensate formed material.

Selbstverständlich können auch Wärmeübertrager verwendet werden, bei denen die erste Wärmetauschzone über jeweils wenigstens eine Dampfleitung und eine Kondensatleitung mit der zweiten Wärmetauschzone zu einem Kreislauf verbunden ist.Of course, heat exchangers can also be used which the first heat exchange zone via at least one steam line and one Condensate line is connected to the second heat exchange zone to form a circuit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert und der mit der Erfindung erzielbare Fortschritt dargestellt.The invention is explained below with reference to the drawings and the progress achievable with the invention is shown.

Es zeigen: Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch das Gebäude einer kerntechnischen Anlage mit einem Wärmeübertrager, Fig. 2 das Gebäude einer kerntechnischen Anlage mit einem Wärmeübertrager, dessen Längsachse um einen vorgebbaren Winkel aus der Senkrechten ausgelenkt ist, Fig. 3 eine Variante der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, Fig. 4 eine kerntechnische Anlage mit einem Wärmeübertrager, dessen zweite Wärmetauschzone im Erdreich angeordnet ist, Fig. 5 eine kerntechnische Anlage mit einem Wärmeübertrager, dessen erste Wärmetauschzone innerhalb der Wärmequelle und dessen zweite Wärmetauschzone im Grundwasser angeordnet ist, Fig. 6 eine kerntechnische Anlage, deren Wärmeübertrager mehrere erste Wärmetauschzonen aufweist, Fig. 7 eine kerntechnische Anlage mit einem Wärmeübertrager, dessen erste Wärmetauschzone an ein Zwischenkühlsystem angrenzt, Fig. 8 eine kerntechnische Anlage, dessen Wärmeübertrager eine Kondensat- und eine Dampfleitung aufweist.They show: FIG. 1 a vertical section through the building of a nuclear facility Plant with a heat exchanger, Fig. 2 shows the building of a nuclear plant with a heat exchanger, the longitudinal axis of which by a predeterminable angle from the Is deflected perpendicular, Fig. 3 shows a variant of the embodiment shown in Fig. 1, Fig. 4 a nuclear facility with a heat exchanger, its second heat exchange zone is arranged in the ground, FIG. 5 shows a nuclear installation with a heat exchanger, its first heat exchange zone within the heat source and its second heat exchange zone is arranged in the groundwater, FIG. 6 shows a nuclear installation, its heat exchanger has a plurality of first heat exchange zones, FIG. 7 shows a nuclear plant with a Heat exchanger, the first heat exchange zone of which is adjacent to an intermediate cooling system, 8 shows a nuclear installation, the heat exchanger of which is a condensate and a Has steam line.

Fig. 1 zeigt das Gebäude 1 einer kerntechnischen Anlage, das beispielsweise als Lager für abgebrannte Brennelemente dient.Fig. 1 shows the building 1 of a nuclear facility, for example serves as a storage facility for spent fuel.

Es kann sich hierbei selbstverständlich auch um ein anderes Gebäude handeln, aus dem anfallende Wärme abzuleiten ist. Im Inneren des Gebäudes 1 ist schematisch eine Wärmequelle 2 dargestellt. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein mit abgebrannten Brennstäben gefülltes Lagerbecken handeln. Eine andere Wärmequelle ist selbstverständlich auch denkbar. Die von den abgebrannten Brennelementen erzeugte Nachwärme muß aufgrund der in den RSK-Leitlinien für Druckwasserreaktoren, 2. Ausgabe, 24. Januar 1979, Kap. 4.2.1, festgelegten Bestimmungen abgeführt werden. Erfindungsgemäß ist hierfür mindestens ein vorzugsweise mehrere Wärmeübertrager 3 vorgesehen.It can of course also be a different building act from which the resulting heat is to be dissipated. Inside the building 1 is a heat source 2 is shown schematically. For example, it can be be a storage pool filled with spent fuel. Another source of heat is of course also conceivable. The one generated by the spent fuel Residual heat must be based on the RSK guidelines for pressurized water reactors, 2nd edition, January 24, 1979, chap. 4.2.1, stipulated provisions. According to the invention at least one, preferably several, heat exchangers 3 are provided for this purpose.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der kerntechnischen Anlage kommt ein als Wärmerohr ausgebildeter Wärmeübertrager 3 zum Einsatz. Dieser weist zwei Wärmetauschzonen 3A und 3B auf. Der Wärmeübertrager 3 ist bereichsweise sowohl im Inneren des Gebäudes 1 als auch außerhalb dieses Gebäudes angeordnet. Damit dies möglich ist, wird der Wärmeübertrager 3 vollständig durch die das Gebäude begrenzenden Betonwandungen hindurchgeführt. Insbesondere ist seine erste Wärmetauschzone 3A im Inneren des Gebäudes positioniert und grenzt an die Oberfläche der darin befindlichen Wärmequelle 2. Seine zweite Wärmetauschzone 3B ist außerhalb des Gebäudes positioniert. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die zweite Wärmetauschzone 3B innerhalb eines vertikal verlaufenden Luftschachtes 4 angeordnet. Dieser ist an seinem oberen und unteren Ende offen, so daß eine Kaminwirkung entsteht und eine ausreichende Luftmenge an der zweiten Wärmetauschzone 3B des Wärmeübertragers 3 vorbeiströmen kann. Im Inneren des Wärmeübertragers 3 befindet sich ein verdampfbares Medium. Es handelt sich hierbei z.B. um Quecksilber, Thermooel, Freon oder Wasser mit dem der Wärmetransport aus dem Inneren des Gebäudes 1 nach außen erfolgt. Die erste Wärmetauschzone 3A des Wärmeübertragers 3 nimmt die von der Wärmequelle 2 abgegebene Nachwärme auf. Diese bewirkt, daß, das sich im Inneren des Wärmeübertragers 3 befindlichende Medium verdampft. Dieses strömt zu der zweiten Wärmetauschzone 3B, die innerhalb des Luftschachtes 4 angeordnet ist. Durch die Luft, die durch den Schacht 4 strömt wird die Wärmetauschzone 3B gekühlt. Das im Inneren des Wärmeübertragers befindliche gasförmige Medium kondensiert an den Innenflächen der Wärmetauscherzone 3B und gibt dabei die Wärme an die außen vorbeiströmende Luft ab. Auf die inneren Begrenzungsflächen des Wärmeübertragers 3 ist ein poröses Material (hier nicht dargestellt) aufgetragen, das die Wirkung einer Kapillarstruktur aufweist. Das an der Wärmetauschzone 3B kondensierte Medium wird durch diese Kapillarstruktur zur Wärmetauschzone 3A zurücktransportiert. Mit dieser Kapillar- struktur ist der Rücktransport des kondensierten Mediums auch gegen die Schwerkraft möglich. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das verwendete Wärmerohr U-förmig gebogen. Es handelt sich hierbei in keinem Fall um eine speziell Ausgestaltung, die besonders für den Wärmetransport geeignet ist, vielmehr können für die Ableitung der Wärme aus den Gebäuden auch anders ausgebildete Wärmerohre Verwendung finden. Vorzugsweise werden solche Wärmerohre verwendet, die sich aufgrund ihrer Geometrie leicht an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen lassen, insbesondere was den Einbau und die Sicherung eines ausschließlich von innen nach außen erfolgenden Wärmetransports betrifft. Die Anzahl der für den Abtransport der Wärme aus dem Gebäude 1 eingesetzten Wärmeübertrager 3 ist frei wählbar. Sie richtet sich vorzugsweis nach der Menge der abzuführenden Wärme. Der Durchmesser der verwendeten Wärmeübertrager 3 wird vorzugsweise so gewählt, daß ein leichtes Hindurchführen derselben zwischen den in den Gebäudewänden angeordneten Armierungen möglich ist. Vorzugsweise werden Wärmerohre mit einem Durchmesser von 40 mm verwendet. Um eine Nachzerfallswärme von Q = 1 MW aus dem Gebäude 1 ableiten zu können, sind etwa 1000 Wärmerohre mit dem oben angegebenen Durchmesser erforderlich. Die Länge der innerhalb des Luftschachtes 4 angeordneten Wärmetauschzone 3B beträgt hierbei etwa 2 m. Um eine optimale Abgabe der Wärme an die im Luftschacht 4 befindliche Luft zu bewirken, wird jede Wärmetauschzone 3B mit Rippen, Noppen oder Stegen 5 versehen. Die Länge der ersten Wärmetauschzone beträgt etwa ebenfalls 2 m.In the embodiment of the nuclear engineering shown in FIG System, a heat exchanger 3 designed as a heat pipe is used. This has two heat exchange zones 3A and 3B. The heat exchanger 3 is partially both inside the building 1 and outside this building arranged. So that this is possible, the heat exchanger 3 is completely through the concrete walls delimiting the building passed through. In particular is his first heat exchange zone 3A positioned inside the building and adjacent to the Surface of the heat source located therein 2. Its second heat exchange zone 3B is positioned outside the building. In the embodiment shown in FIG is the second heat exchange zone 3B within a vertically extending air shaft 4 arranged. This is open at its upper and lower end, so that a chimney effect arises and a sufficient amount of air at the second heat exchange zone 3B of the heat exchanger 3 can flow past. Inside the heat exchanger 3 there is a vaporizable one Medium. These are e.g. mercury, thermal oil, freon or water with which the heat is transported from the interior of the building 1 to the outside. the The first heat exchange zone 3A of the heat exchanger 3 takes the heat from the heat source 2 given residual heat. This causes the inside of the heat exchanger 3 located medium evaporates. This flows to the second heat exchange zone 3B, which is arranged inside the air shaft 4. Through the air, through If the duct 4 flows, the heat exchange zone 3B is cooled. That inside the heat exchanger Any gaseous medium located condenses on the inner surfaces of the heat exchanger zone 3B, releasing the heat into the air flowing past the outside. On the inner ones Boundary surfaces of the heat exchanger 3 is a porous material (not shown here) applied, which has the effect of a capillary structure. That at the heat exchange zone 3B condensed medium becomes heat exchange zone 3A through this capillary structure transported back. With this capillary structure is the return transport of the condensed medium is also possible against gravity. In the case of the one shown in FIG illustrated embodiment, the heat pipe used is bent into a U-shape. In no case is it a special design, the special is suitable for heat transport, rather it can be used for the dissipation of heat Heat pipes designed differently from the buildings can also be used. Preferably such heat pipes are used that are easy to attach due to their geometry the respective conditions can be adapted, in particular with regard to the installation and the Securing heat transfer that takes place exclusively from the inside to the outside regards. The number of used to remove the heat from building 1 Heat exchanger 3 can be freely selected. It is preferably based on the amount the heat to be dissipated. The diameter of the heat exchanger 3 used is preferably chosen so that an easy passage of the same between the Reinforcements arranged in the building walls is possible. Preferably heat pipes are used used with a diameter of 40 mm. Around a decay heat of Q = 1 MW To be able to derive from the building 1, there are about 1000 heat pipes with the one given above Diameter required. The length of the arranged inside the air shaft 4 The heat exchange zone 3B here is about 2 m, in order to ensure optimum heat dissipation to effect the air in the air shaft 4, each heat exchange zone 3B provided with ribs, knobs or webs 5. The length of the first heat exchange zone is also about 2 m.

In Figur 2 ist ebenfalls das Gebäude 1 einer kerntechnischen Anlage dargestellt, in dem sich eine nicht näher definierte Wärmequelle 2, beispielsweise ein mit Wasser gefülltes Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente befindet. Die anfallende Wärme wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel mittels mindestens eines vorzugsweise mehreren Wärmeübertragern 3 aus dem Gebäude abgeleitet, wobei der bzw. die Wärmeübertrager auch hierbei als Wärmerohre ausgebildet sind. Der in Fig. 2 dargestellte Wärmeübertrager 3 hat die Gestalt eines stabförmigen Wärmerohres. Der Wärmeübertrager 3 weist ebenso wie der in Figur 1 dargestellte Wärmeübertrager zwei Wärmetauschzonen 3A und 3B auf. Die erste Wärmetauschzone 3A grenzt an die im Gebäude 1 befindliche Wärmequelle 2. Die zweite Wärmetauschzone 3B des Wärmeübertragers 3 ist außerhalb des Gebäudes 1 innerhalb eines vertikal verlaufenden Luftschachtes 4 angeordnet. Dieser ist ebenso wie der in Figur 1 dargestellte Luftschacht 4 unten und oben offen, so daß ihn eine ausreichende Luftmenge durchströmen kann und dadurch eine Kaminwirkung erzeugt wird. Innerhalb des stabförmigen Wärmeübertragers 3 befindet sich ein verdampfbares Medium, das im Bereich der ersten Wärmetauschzone 3A durch die von der Wärmequelle 2 abgegebene Wärme verdampft wird. Das Medium strömt nun zu der höher liegenden Wärmetauschzone 3B und gibt seine Wärme an die außen an der Wärmetauschzone 3B vorbeiströmende Luft ab, dabei kondensiert es an den Innenflächen der Wärmetauschzone 3B. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der stabförmige Wärmeübertrager so angeordnet, daß seine Längsachse mit der Senkrechten einen Winkel von etwa SO" einschließt. Durch diese Anordnung des Wärmeübertragers wird gewährleistet, daß das in der Wärmetauschzone 3B anfallende Kondensat sofort wieder zu ersten Wärmetauschzone 3A zurückfließt. Eine solche Anordnung des Wärmeübertragers ist dann unbedingt erforderlich, wenn verhindert werden soll, daß von einem Bereich außerhalb des Gebäudes 1 Wärme in das Innere des Gebäudes 1 übertragen wird. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn es nicht auszuschließen ist, daß es durch unvorhersehbare Unfälle außerhalb des Gebäudes 1 zu einem solchen Temperaturanstieg kommt, daß außerhalbfdes Gebäudes 1 Temperaturwerte erreicht werden, die wesentlich über den Temperaturen innerhalb des Gebäudes liegen. Ist in einem solchen Fall nicht sichergestellt, daß das in der Wärmetauschzone 3B anfallende Kondensat sofort zur ersten Wärmetauschzone zurückgeführt wird, so ist die Möglichkeit gegeben, daß dieses Kondensat schon wieder im Bereich der zweiten Wärmetauschzone 3B verdampft wird und an der jetzt kühleren Wärmetauschzone 3A kondensiert und damit Wärme von außen nach innen transportiert.In Figure 2, the building 1 is also a nuclear facility shown, in which there is an unspecified heat source 2, for example a water-filled storage pool for spent fuel is located. the accumulating heat is also in this embodiment by means of at least one preferably several heat exchangers 3 derived from the building, the or the heat exchangers are also designed here as heat pipes. The in Fig. 2 The heat exchanger 3 shown has the shape of a rod-shaped heat pipe. Of the Like the heat exchanger shown in FIG. 1, heat exchanger 3 has two Heat exchange zones 3A and 3B. The first heat exchange zone 3A adjoins the one in the building 1 located heat source 2. The second heat exchange zone 3B of the heat exchanger 3 is outside the building 1 within a vertically extending air shaft 4 arranged. Like the air shaft 4 shown in FIG. 1, this is at the bottom and open at the top so that a sufficient amount of air can flow through it and thereby a chimney effect is generated. Located inside the rod-shaped heat exchanger 3 a vaporizable medium, which in the area of the first heat exchange zone 3A through the heat given off by the heat source 2 is evaporated. The medium is now flowing to the higher-lying heat exchange zone 3B and gives its heat to the outside of the Heat exchange zone 3B from air flowing past, it condenses on the inner surfaces the heat exchange zone 3B. In the embodiment shown in Figure 2 is the rod-shaped heat exchanger is arranged so that its longitudinal axis coincides with the vertical encloses an angle of approximately SO ". This arrangement of the heat exchanger it is ensured that the condensate occurring in the heat exchange zone 3B immediately flows back to the first heat exchange zone 3A. Such an arrangement of the heat exchanger is absolutely necessary if you want to prevent an area Outside the building 1 heat is transferred into the interior of the building 1. this is particular then of importance if it cannot be ruled out is that unforeseen accidents outside of building 1 lead to such The temperature rises so that outside the building 1 temperature values are reached, which are significantly higher than the temperatures inside the building. Is in one Such a case does not ensure that the accumulating in the heat exchange zone 3B Condensate is immediately returned to the first heat exchange zone, so is the possibility given that this condensate is already back in the area of the second heat exchange zone 3B is evaporated and condensed at the now cooler heat exchange zone 3A and thus Heat transported from the outside to the inside.

Figur 3 zeigt eine Variante der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform. Innerhalb des Gebäudes 1 ist wiederum eine Wärmequelle 2 angeordnet, die eine größere Menge an Nachzerfallswärme erzeugt, so daß ein kontinuierlicher Abtransport der Wärme unbedingt erforderlich ist. Hierfür sind wiederum ein oder mehrere Wärmeübertrager 3 vorgesehen. Der bzw. die Wärmeübertrager 3 sind auch bei dieser Ausführungsform vollständig durch die Wandungen des Gebäudes 1 hindurchgeführt, derart, daß ihre erste Wärmetauschzone 3A im Inneren des Gebäudes 1 und die zweite Wärmetauschzone 3B innerhalb eines Luftschachtes angeordnet ist. Der in Figur 3 dargestellte Wärmeübertrager 3 ist im wesentlichen so aufgebaut, wie der in der Figurenbeschreibung zu Fig. 1 erläuterte Wärmeübertrager 3. Zusätzlich weist dieser Wärmeübertrager 3 einen Aufnahmeraum 6 auf, der an die zweite Wärmetauschzone 3B anschließt. Zusätzlich enthält der Wärmeübertrager 3 eine zweite Teilfüllung eines Gases. Die in den Wärmeübertrager 3 zusätzlich eingefüllte Teilmenge des Gases und der Aufnahmeraum 6 sind so bemessen, daß unterhalb eines vorgegebenen Temperaturwertes die zweite Wärmetauschzone 3B von diesem Gas zumindest weitgehend ausgefüllt und somit die Wärmeübertragung vollständig oder zumindest fast vollständig verv w w ~ y w g hindert ist. Oberhalb dieses vorgegebenen Temperaturwertes wird dieses Gas vom verdampften Medium zumindest teilweise in den Aufnahmeraum 6 gepreßt und die zweite Wärmetauschzone zum Wärmeaustausch wenigstens bereichsweise freigegeben.FIG. 3 shows a variant of the embodiment shown in FIG. Inside the building 1, a heat source 2 is in turn arranged, which is a larger one Amount of decay heat generated, so that a continuous removal of the Warmth is essential. One or more heat exchangers are in turn used for this purpose 3 provided. The heat exchanger (s) 3 are also in this embodiment completely passed through the walls of the building 1, such that their first heat exchange zone 3A inside the building 1 and the second heat exchange zone 3B is arranged within an air shaft. The heat exchanger shown in FIG. 3 3 is essentially constructed like that in the description of the figures for FIG. 1 explained heat exchanger 3. In addition, this heat exchanger 3 has a receiving space 6, which adjoins the second heat exchange zone 3B. The heat exchanger also contains 3 a second partial filling of a gas. The additionally filled in the heat exchanger 3 Partial amount of the gas and the receiving space 6 are dimensioned so that below a predetermined temperature value, the second heat exchange zone 3B of this gas at least largely filled and thus the heat transfer completely or at least almost completely verv w w ~ y w g prevents. Above this given temperature value, this gas is at least partially from the evaporated medium pressed into the receiving space 6 and the second heat exchange zone for heat exchange at least partially released.

Durch das zusätzlich in den Wärmeübertrager 3 eingebrachte, inerte Gas, wie Helium, Argon, Stickstoff oder Luft, wird eine gesteuerte Wärmeübertragung möglich. Das zusätzliche Einfüllen dieses Gases und die Anordnung eines solchen Aufnahmeraumes 6 im Anschluß an die zweite Wärmetauschzone 3B sind bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich.Through the additionally introduced into the heat exchanger 3, inert Gas, such as helium, argon, nitrogen or air, becomes a controlled heat transfer possible. The additional filling of this gas and the arrangement of such Receiving space 6 following the second heat exchange zone 3B are in all embodiments of the present invention possible.

Figur 4 zeigt wiederum das Gebäude 1 einer kerntechnischen Anlage mit einer im Inneren desselben angeordneten Wärmequelle 2. Der Abtransport der im Gebäude 1 anfallenden Wärme erfolgt wiederum über einen Wärmeübertrager 3. Dieser ist im wesentlichen so ausgebildet wie der in der Firgurenbeschreibung zu Figur 1 erläuterte Wärmeübertrager. Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist der Wärmeübertrager innerhalb und außerhalb des Gebäudes 1 so angeordnet, daß eine erste Wärmetauschzone 3A innerhalb des Gebäudes 1 und seine zweite Wärmetauschzone 3B außerhalb angeordnet ist. Insbesondere ist bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Wärmetauschzone 3 A so positioniert, daß sie von dem gasförmigen Medium, insbesondere vom Dampf, der das Gebäude ausfüllt, umströmt wird. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, daß das in dem Gebäude befindliche gasförmige Medium durch die Wärmequelle 2 aufgeheizt wird und während des Vorbeiströmens an der Wärmetauschzone 3A seine Wärme an den Wärmeübertrager 3, insbesondere -an das in ihm befindliche verdampfbare Medium, abgibt.FIG. 4 again shows the building 1 of a nuclear facility with a heat source 2 arranged inside the same. The removal of the im Building 1 accumulating heat takes place in turn via a heat exchanger 3. This is essentially designed like that in the company description for FIG 1 explained heat exchanger. In the embodiment shown in FIG the heat exchanger arranged inside and outside of the building 1 so that a first heat exchange zone 3A within the building 1 and its second heat exchange zone 3B is arranged outside. In particular, in this embodiment first heat exchange zone 3 A positioned so that it is from the gaseous medium, in particular is circulated by the steam that fills the building. Here the fact is exploited that the gaseous medium in the building is heated by the heat source 2 is and while flowing past the heat exchange zone 3A its heat to the Heat exchanger 3, in particular -to the evaporable medium located in it, gives away.

Die zweite Wärmetauschzone 3B des Wärmeübertragers 3 ist bei dieser Ausführungsform innerhalb des mit 7 bezeichneten Erdreichs angeordnet. Auch hierbei ist die zweite Wärmetauschzone 3B vorzugsweise mit Rippen, Noppen oder Stegen 5 versehen, durch die eine optimale Übertragung der Wärme auf das Erdreich 7 ermöglicht wird. Selbstverständlich besteht auch hierbei die Möglichkeit, die zweite Wärmetauschzone innerhalb eines Luftschachtes 4 anzuordnen.The second heat exchange zone 3B of the heat exchanger 3 is in this Embodiment arranged within the designated 7 soil. Here too the second heat exchange zone 3B is preferably with ribs, knobs or webs 5 provided, through which an optimal transfer of heat to the ground 7 is possible will. Of course there is also here the possibility to arrange the second heat exchange zone within an air shaft 4.

Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform erfolgt der 1 Wärmetransport wiederum über einen Wärmeübertrager 3, der gemäß dem in Figur 1 dargestellten Wärmeübertrager ausgebildet ist. Die erste Wärmetauschzone 3A der Wärmeübertragers 3 ist bei dieser Ausführugnsform innerhalb der nicht näher definierten Wärmequelle 2 angeordnet, die sich innerhalb des Gebäudes 1 befindet. Der Wärmetauscher 3 durchsetzt wiederum die Wandung des Gebäudes 1. Seine zweite Wärmetauschzone 3B ist innerhalb des mit 8 bezeichneten Grundwassers positioniert, das sich unterhalb des Erdreiches 7 angesammelt hat. Die erste Wärmetauschzone 3A des Wärmeübertragers 3 kann bei dieser Ausführungsform auch so angeordnet-werden, wie bei den in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen. Die zweite Wärmetauschzone 3B kann selbstverständlich auch innerhalb eines Luftschachtes 4 oder im Erdreich direkt angeordnet werden. Die Anzahl der hierbei verwendeten Wärmeübertrager 3 kann beliebig gewählt werden, sie ist nicht nur auf einen einzigen Wärmeübertrager 3 beschränkt. In the embodiment shown in FIG. 5, heat is transported 1 again via a heat exchanger 3, which according to the heat exchanger shown in FIG is trained. The first heat exchange zone 3A of the heat exchanger 3 is in this Embodiment arranged within the unspecified heat source 2, which is located within building 1. The heat exchanger 3 penetrates in turn the wall of the building 1. Its second heat exchange zone 3B is within the with 8 designated groundwater is positioned that accumulates beneath the soil 7 Has. The first heat exchange zone 3A of the heat exchanger 3 can in this embodiment can also be arranged as in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2. The second heat exchange zone 3B can of course also be inside an air shaft 4 or placed directly in the ground. The number of used Heat exchanger 3 can be chosen arbitrarily, it is not just on a single one Heat exchanger 3 limited.

Figur 6 zeigt wiederum das Gebäude einer kerntechnischen Anlage mit einer im Inneren angeordneten nicht näher definierten Wärmequelle 2. Da diese sehr- groß ist, besteht die Möglichkeit, die Wärmeableitung mit einem Wärmeübertrager 3 durchzuführen, der mehrere erste Wärmetauschzonen 3A aufweist. Figure 6 again shows the building with a nuclear facility an undefined heat source located inside 2. Since this is very is large, there is the possibility of heat dissipation with a heat exchanger 3 to perform, which has a plurality of first heat exchange zones 3A.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei erste-Wärmetauschzonen 3A vorgesehen, die innerhalb der Wärmequelle 2 angeordnet sind. Diese sind über eine gemeinsame Sammelleitung 3S mit der zweiten Wärmetauschzone 3B des Wärmeübertragers 3 verbunden. Innerhalb des Wärmeübertragers 3 ist auch bei dieser Ausführungsform ein poröses Material angeordnet,-das die Wirkungsweise einer Kapillarstruktur aufweist. Desweiteren ist in den Wärmeübertrager ein verdampfbares Medium eingefüllt. Die zweite Wärmetauschzone 3B ist hierbei in einem kalten Fließgewässer 10 angeordnet. Durch die an der Außenfläche vorgesehenen Rippen, Noppen oder Stege 5 wird auch hierbei eine verbesserte Wärmeübertragung in das Wasser erreicht. In the exemplary embodiment shown here, there are three first heat exchange zones 3A are provided, which are arranged within the heat source 2. These are over a common manifold 3S with the second heat exchange zone 3B of the heat exchanger 3 connected. Inside the heat exchanger 3 is also in this embodiment a porous material arranged which has the mode of action of a capillary structure. Furthermore, there is an evaporable medium in the heat exchanger filled. The second heat exchange zone 3B is arranged in a cold flowing water 10. The ribs, knobs or webs 5 provided on the outer surface also this achieves an improved heat transfer into the water.

Figur 7 zeigt wiederum einen Wärmeübertrager 3, der durch die Wandungen des Gebäudes einer kerntechnischen Anlage hindurchgeführt ist. Die erste Wärmetauschzone 3A grenzt an ein Zwischenkühlsystem, das mit der Wärmequelle 2 in Verbindung steht. Die zweite Wärmetauschzone 3B ist hierbei in einem Teich 10 angeordnet, der vom Grundwasser oder Niederschlägen gespeist wird. Die zweite Wärmetauschzone 3B kann selbstverständlich auch mit einem anderen wärmeaufnehmenden Medium in Kontakt gebracht werden.FIG. 7 again shows a heat exchanger 3 which passes through the walls the building of a nuclear facility is passed through. The first heat exchange zone 3A adjoins an intermediate cooling system that is connected to the heat source 2. The second heat exchange zone 3B is arranged in a pond 10, which is from Groundwater or precipitation is fed. The second heat exchange zone 3B can naturally also brought into contact with another heat-absorbing medium will.

Figur 8 zeigt das Gebäude 1 einer kerntechnischen Anlage bei der die Wärmeabfuhr mit einem Wärmeübertrager 3 erfolgt, bei dem die erste Wärmetauschzone 3A über eine Dampfleitung 3D mit der zweiten Wärmetauschzone 3B verbunden ist. Diese steht zusätzlich mit der ersten Wärmetauschzone 3Å über eine Kondensatleitung 3K in Verbindung, wodurch ein geschlossener Kreislauf geschaffen wird. Die erste Wärmetauschzone 3A grenzt an die Oberfläche der Wärmequelle 2. Die zweite Wärmetauschzone 3B ist innerhalb eines Luftschachtes 4 angeordnet. Sowohl die Dampfleitung 3D als auch die Kondensatleitung 3K sind durch die Wandungen des Gebäudes 1 hindurchgeführt.Figure 8 shows the building 1 of a nuclear facility in which the Heat is dissipated with a heat exchanger 3, in which the first heat exchange zone 3A is connected to the second heat exchange zone 3B via a steam line 3D. These is also connected to the first heat exchange zone 3Å via a condensate line 3K in connection, creating a closed circuit. The first heat exchange zone 3A adjoins the surface of the heat source 2. The second heat exchange zone 3B is arranged within an air shaft 4. Both the steam pipe 3D and the condensate line 3K are passed through the walls of the building 1.

Wie bereits oben erwähnt, ist die Anzahl der verwendeten Wärmeübertrager 3 nicht auf einen einzigen beschränkt. Ebenso besteht die Möglichkeit die Anordnung der Wärmetauschzonen 3A bzw. 3B gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen zu variieren.As mentioned above, the number of heat exchangers used is 3 not limited to a single one. There is also the possibility of the arrangement of the heat exchange zones 3A and 3B according to the exemplary embodiments described vary.

Claims

Claims Nuclear facility from whose buildings the accruing Heat, especially the decay heat generated by spent fuel assemblies can be dissipated by means of one or more heat dissipation devices, characterized in that that for the heat transport from the inside of the building to the outside at least one or more in areas both inside and outside of each building (1) Heat exchanger (3) are provided.

2. Nuclear plant according to claim 1, characterized in that that each heat exchanger (3) as a closed, with a partial filling of an evaporable Medium-provided hollow body formed with at least two heat exchange zones (3A, 3B) is, of which at least a first heat exchange zone (3A) in the building (1) and at least a second heat exchange zone (3B) at least regionally to at least one outside the building (1) located, the heat-absorbing medium (4,7,8,10) borders.

3. Nuclear plant according to claim 1 or 2, characterized in that that the first heat exchange zone (3A) to the surface in the building (1) Heat source (2).

4. Nuclear plant according to claim 1 or 2, characterized in that that the first heat exchange zone (3A) is arranged inside the heat source (2).

5. Nuclear plant according to claim 1 or 2, characterized in that that the first heat exchange zone (3A) within a liquid filling the building Medium (11) is arranged.

6. Nuclear plant according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the first heat exchange zone (3A) within a building (1) arranged filling vapor medium (11).

7. Nuclear plant according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the first heat exchange zone (3A) to the heat exchange surface of a Intermediate cooling system (9) which is connected to the heat source (2).

8. Nuclear plant according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the first heat exchange zone (3B) outside the building (1) in a vertically arranged air shaft (4) which is open at at least one end is.

9. Nuclear plant according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the second heat exchange zone (3B) is arranged in the ground (7).

10. Nuclear plant according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the second heat exchange zone (3B) is arranged in the groundwater (8) is.

11. Nuclear plant according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the second heat exchange zone (3B) is in cold flowing water (10) is arranged.

12. Nuclear plant according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that the second heat exchange zone (3B) is arranged in a pond (10) is that through Precipitation or groundwater is fed.

13. Nuclear plant according to one of claims 1 to 12, characterized characterized in that the second heat exchange zone (3B) is the heat transferring surface has enlarging elements, such as ribs, pins or knobs (5).

14. Nuclear plant according to one of claims 1 to 13, characterized characterized in that the heat exchanger (3) has a second partial filling of a gas and at least one receiving space connected to the second heat exchange zone (3B) (6) for the gas, the partial amount of gas and the receiving space (6) are dimensioned so that the second heat exchange zone is below a predetermined temperature value (3B) at least largely filled and thus the heat transfer complete or at least almost completely prevented, whereas above the specified Temperature value the gas from the evaporating medium at least partially in the receiving space (6) pressed and the second heat exchange zone (3B) released at least in some areas is.

15. Nuclear plant according to one of claims 1 to 14, characterized characterized in that the heat exchanger (3) has several first heat exchange zones (3A) having.

16. Nuclear plant according to one of claims 1 to 15, characterized characterized in that the heat exchanger (3) is tubular and inside is coated with a porous material which forms a capillary structure.

17. Nuclear plant according to one of claims 1 to 16, characterized characterized in that the first heat exchange zone (3A) of the heat exchanger (3) with at least one steam line (3D) and one condensate line (3K) with the second heat exchange zone (3B) is connected to a circuit.

18. Nuclear plant according to one of claims 1 to 17, characterized characterized in that the heat exchanger (3) has a U-shape

19. Nuclear facility according to one of claims 1 to 17, characterized in that the heat exchanger (3) is linear in extent.

20. Nuclear plant according to claim 19, characterized in that that the longitudinal axis of the heat exchanger (3) with the vertical at least one Includes angles between 0 and o.