DE3039227C2 - Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk und Anlage zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen in einem Atomkraftwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf Anlagen zur Durchführung der genannten Einschränkungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2. Anlagen zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen in Atomkraftwerken, in denen als Wärmeträger Hochtemperatur-Wasser dient, sind notwendig zum Umweltschutz vor der radioaktiven Verschmutzung, die durch Aussc-ömen und teilweisen Verdampfung des Wärmeträgers beim Bruch oder Undichtwerden im luftabgedichttten Wärmeträgerkreislauf der Reaktoranlage auftritt.

Bekannt ist ein Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk, das in einer erzwungenen Kondensierung von Wasserdampf aus dem infolge des Ausströmens und teilweiser Verdampfung des Wärmeträgers beim Bruch bzw. Undichtwerden im luftabgedichteten Wärmeträgerkreislauf der Reaktoranlage entstehenden Dampf-Luft-Gemisch mit Hilfe des Durchwallens dieses Dampf-Luft-Gemisches durch eine Wasserschicht und in der damit verbundenen Herabsetzung des in der luftabgedichteten Umhüllung bei der Betriebsstörung ansteigenden Drucks besteht (siehe beispielsweise GB-PS 12 70 139).

Bekannt ist auch eine Anlage zur Durchführung des genannten Einschränkungsverfahrens, die eine luftabgedichtete Umhüllung, in der die Reaktoranlage untergebracht ist. und mit jener in Verbindung stehende Vorrichtung zur erzwungenen Kondensierung des Wasserdampfes aus dem infolge der Betriebsstörung entstehenden Dampf-Luft-Gemisch einschließt.

Diese Kondensationsvorrichtung zur zwangsläufigen Kondensierung des Wasserdampfes stellt einen selbständigen, /.um Teil mit Kühlwasser ausgefüllten Raum und ein Rohrleitungssystem dar. unter den das Dampf-Luft-Gemisch aus der luftabgedichteten Umhüllung unter die Wasserschicht in dem genannten selbständigen Raum geleitet wird, in dem während des Durchwallens

des Dampf-Luft-Gemiscbes durch diese Wasserschicht die Wasserdampfkondensation stattfindet, wodurch auch der Druck in der luftabgedichteten Umhüllung begrenzt wird.

Beim Durchwallen des Dampf-Luft-Gemisches durch die Wasserschicht zwecks einer vollkommenen Kondensierung des Wasserdampfes muß eine geringe Strömungsgeschwindigkeit in bezug auf das Kühlwasser gehalten werden. In dieser Hinsicht müssen erhebliche Wasserflächen zur Verfügung stehen, um die infolge der Betriebsstörung entstandene Wasserdampfmenge zu kondensieren, was eine Vergrößerung der Abmessungen und Kosten der ganzen Anlage zur Einschränkung der Betriebsstörungsauswirkungen in einem Atomkraftwerk mit sich bringt.

Bekannt ist ein Verfahren zur Einschränkung der Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk, die mit dem Ausströmen und teilweiser Verdampfung des Wärmeträgers beim Bruch oder Undichtwerden des luftabgedichteten Wärmeträgerkreislaufes in der Reaktoranlage zusammenhängen, das in einer erzwungenen Kondensierung des Wasserdampfes aus bei d^.r betreffenden Betriebsstörung entstehendem Dampf-Luft-Gemisch und in der damit verbundenen Herabsetzung des bei der Betriebsstörung in der luftabgedichteten, die Reaktoranlage umfassenden Umhüllung ansteigenden Drucks besteht (siehe beispielsweise US-PS 34 59 635). Die Kondensation des Wasserdampfes verläuft gemäß dem genannten Verfahren durch das Einspritzen einer Kühlflüssigkeit in das Dampf-Luft-Gemisch, was zu einer Steigerung der Geschwindigkeit der Kondensierung des Wasserdampfes infolge der Vergrößerung der Relativgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches und der Kühlflüssigkeit führt

Bekannt ist auch eine Anlage zur Durchführung des betreffenden Verfahrens, die eine luftabgedichtete, die Reaktoranlage umfassende Umhüllung und eine mit dieser in Verbindung stehende Vorrichtung zur erzwungenen Kondensierung des Wasserdampfes aus dem bei der Betriebsstörung entstehenden Dampf-Luft-Gemisch einschließt. Die genannte Kondensierungsvorrichtung zur zwangsläufigen Kondensation des Wasserdampfes hat einen Behälter mit Kühlflüssigkeit, eine Vorrichtung zum Einspritzen der Kühlflüssigkeit und einen unabhängigen Behälter, in den vermittels einer Pumpe das infolge der Betriebsstörung entstandene Dampf-Luft-Geinisch hineingeleitet wird.

In diesem Fall iüt die Relativgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches und der Kühlflüssigkeit durch die Leistung der diese Kühlflüssigkeit fördernden Kühlflüssigkeitseinspritzvorrichtung eingeschränkt. Daher bleibt die Kondensierungsschnelligkeit immer noch ungenügend und erhebliche Abmessungen des unabhängigen Behälters müssen zur Verfügung stehen, damit eine vollkommene Kondensierung der ganzen Menge des bei der Betriebsstörung entstandenen Wasserdampfes durchgeführt werden kann.

Darüber hinaus hängt die Wirksamkeit des Umweltschutzes durch die betreffende Anlage zur Einschränkung der Betriebsstörungsauswirkungen von der Zuverlässigkeit beim Ansprechen anderer Anlagen wie Kühlflüssigkeitseinspritzung, Förderpumpe zum Zuführen des Dampf-Luft-Gemisches aus der luftabgedichteten Umhüllung in den unabhängigen Behälter usw. ab.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einschränkung von Bettiebsstörungsauswirkuugen im Atomkraftwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Kondensiefüngsgeschwindigkeit des Wasserdampfes aus? dem bei der Betriebsstörung entstehenden Dampf -Luft-Gemisch wesentlich gesteigert wird, und eine Anlage zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu entwickeln, bei der die Abmessungen wesentlich verkleinert sind und die Zuverlässigkeit des Umweltschutzes vor den radioaktiven Verschmutzungen erhöht ist, die der Betriebsstörung folgen.

Die gestellte Aufgabe wird bei dem Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Die gestellte Aufgabe wird bei dem Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 gelöst

Wekere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die aufbaumäßige Ausführung d: r erfindungsgemäßen Anlage zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk, in der das erfindungs- gemäße Verfahren durchgeführt wird, ermöglicht eine Steigerung der Kondensierungsgeschwindigkeit bei der Kondensation des Wasserdampfes, der infolge der Betriebsstörung entstanden ist, eine Erhöhung der Zuverlässigkeit des Umweltschutzes vor den radioaktiven, infolge der Betriebsstörung auftretenden Verschmutzungen und eine wesentliche Herabsetzung der Abmessungen und Kosten der Anlage.

Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung konkreter Beispiele und anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 die vorgeschlagene Anlage zur Einschränkung von Betriebssiörungsauswirkungen im Atomkraftwerk im Längsschnitt,
F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel der Anlage im Längsschnitt,

F i g. 3 eine weitere Abänderung der Ausführung der das Verfahren realisierenden Anlage im Längsschnitt:
F i g. 4 eine Ansicht in Richtung A der F i g. 3;
F i g. 5 noch eine andere Ausführungsvarianie der Anlage im Längsschnitt;

F i g. 6 einen Schnitt VI-Vl der F i g. 5.
Das Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk, die mit dem Ausströmen und teilweisen Verdampfen des Wärmeträgers beim Bruch oder Undichtwerden des luftabgedichteten Wärmeti'ägerkreislaufes in der Reaktoranlage zusammenhängen, besteht in einer erzwungenen Kondenderung des Wasserdampfes aus dem infolge der betreffenden Betriebsstörung entstehenden Dampf-Luft-Gemisch in einem Flüssigkeitsgleichstrom bei einer Oberschallgeschwindigkeit der relativen Strömung des Dampf-Luft-Gemisches und Flüssigkeit, die durch die Energie des infolge der Betriebsstörung entstandenen WasserdamiJes zustandekommt, und in einer damit verbundcnen Herabsetzung des bei der betreffenden Betriebsstörung ansteigenden Drucks in der luftabgedichteten Umhüllung.

Ein konkretes Beispiel der Durchführung des Vei fahrens wird anhand der Anlage zur Einschränkung von Betriebsstörui.ssausv'irkungen beschrieben, in der in einer luftabgedichteten Umhüllung die Atomreaktoranlage untergebracht ist.

Die Anlage zur Einschränkung von Betriebsstörungs-

auswirkungen im Atomkraftwerk, in der das Verfahren durchgeführt wird, enthält eine luftabgedichtete Umhüllung 1 (Fig. 1), die die Reaktoranlage 2 umfaßt und durch Rohre 3 und 4 mit einer Kondensationsvorrichtung 5 zur zwangsläufigen Kondensierung des bei der Betriebsstörung entstehenden Wasserdampfes verbunden ist.

Die Reaktoranlage 2 der Mehrschleifenausführung schließt unterschiedliche Ausrüstungen ein, in denen infolge einer Betriebsstörung ungünstige Verhältnisse auftreten. Zu den Ausrüstungen der Reaktoranlage 2 gehören ein Atomreaktor 6, ein luftabgedichteter Wärmeträgerkreislauf 7, bestehend aus Dampferzeugern 8, Pumpen 9, Schiebern 10, wobei alle mit dem Atomreaktor 6 durch eine Rohrleitung It in Verbindung gesetzt sind.

Es sind lediglich die Ausrüstungen der Reaktoranlage 2 aufgezählt worden, die in den Zeichnungen wiedergegeben sind.

Es versteht sich, daß die Reaktoranlage auch andere Ausrüstungen aufweisen kann, beispielsweise Ventilationsanlagen, die in den Zeichnungen nicht mit abgebildet sind, da sie nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.

Die Kondensationsvorrichtung 5 zur zwangsläufigen Kondensierung des Wasserdampfes enthält einen Injektor 12, Kühlflüssigkeitsbehälter 13 für die Kühlungsflüssigkeit 14, in diesem Fall für das Wasser 14, und Kondensatsammelbehälter 15. Der Injektor 12 besteht aus miteinander kommunizierenden Überschalldüse 16, Mischkammer 17 und Diffusor 18. Die Überschalldüse 16 des Injektors 12 steht über den vom Wasser 14 freien Innenraum 19 des Kühlflüssigkeitsbehälters 13 und das Rohr 3 mit dem Raum 20 der luftabgedichteten Umhüllung 1 in Verbindung. Die Mischkammer 17 kommuniziert mit dem Wasser 14 des Kühlflüssigkeitsbehälters 13.

Der Diffusor io des injekiors 52 steht mit dem Κ,οη-densatsammelbehälter 15 über ein auf den vorgeschriebenen Druckwert berechnetes Sperrglied, im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zerreißmembran 21, in Verbindung. Als Sperrglied können auch Ventile oder Hydraulikverschlüsse ausgenutzt werden.

Zur Herstellung der Anlagenabmessungen wird der Kondensatsammelbehäher 15 mit dem Innenraum 20 der luftabgedichteten Umhüllung 1 durch das Rohr 4 mit in diesem eingebautem Rückschlagventil 22 zum Abfluß des Kondensats aus dem Kondensatsammelbehälter 15 in die luftabgedichtete Umhüllung 1 verbunden.

Zur Sicherung eines stabilen Betriebes des Injektors 12 (Fig. 2) am Ende der Betriebsstörung, wenn die Menge des aus der luftabgedichteten Umhüllung 1 tretenden Wasserdampfes infolge dessen Kondensation abnimmt, wird in der luftabgedichteten Umhüllung 1 ein Dampf-Luftsichter 23 untergebracht. In diesem Falle steht die Überschalldüse 16 des Injektors 12 mit dem Innenraum 20 der luftabgedichteten Umhüllung 1 über den vom Wasser 14 freien Raum 19 des Kühlflüssigkeitsbehälters 13. das Rohr 3 und der. Dampf-Luftsichter 23 in Verbindung, wobei dessen dampfseitiger Austritt 24 mit dem Rohr 3 kommuniziert und die Luftdüse 25 im Bereich des Abflusses des Kondensats aus dem Kondensatsammelbehälter 15 in die luftabgedichtete Umhüllung 1 angeordnet ist

In dieser Ausiührungsvarianic wird der Kühlflüssigkeitsbehälter 13 mit dem Innenraum 20 der luftabgedichteten Umhüllung 1 durch eine Rohrleitung 26 mit Rückschlagventil 27 zusätzlich verbunden, wobei die Austrittsmündung der Rohrleitung 26 im Bereich des Ausflusses des Kondensats aus dem Kondensatsammelbehälter 15 in die luftabgedichtete Umhüllung 1 gelegt ist, was die Erhaltung einer kleineren Temperatur des Kondensats ermöglicht.

Bisher ist die Ausführung der Kondensationsvorrichtung zur erzwungenen Kondensierung des Wasserdampfes aus dem infolge der Betriebsstörung entstandenen Dampf-Luft-Gemisch beschrieben, in der nur ein Injektor zur Ausnutzung kommt. Jedoch kann zur Einschränkung der mit dem Undichtwerden in den Rohrleitungen unterschiedlicher Durchmesser in der Reaktoranlage zusammenhängenden Betriebsstörungsauswirkungen eine Mehrheit von Injektoren in der Zwangskondensicrungsvorrichtung erforderlich werden.

In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Anlage dargestellt, in der das Verfahren durchgeführt wird und in der ein Injektor 28. Kühlflüssigkeitsbehälter 29 mit dem Wasser !4 und ein Koncl?nxatsammelbehälter 30 in einer luftabgedichteten Umhüllung 31 untergebracht sind, in der die Reaktoranlage 2 mit einem Atomreaktor 32, luftabgedichteten Wärmeträgerkreislauf 7 eingebaut ist, der mit Dampferzeugern 33, Pumpen 34 und Schiebern 35 ausgestattet ist, die alle über eine Rohrleitung 36 mit dem Atomreaktor 32 in Verbindung gesetzt sind. Diese Ausführung der Anlage ist besonders kompakt.

In der betrachteten Ausführung dieser Anlage zur Einschränkung der mit dem Undichtwerden in der Rohrleitung 36 der Reaktoranlage 2 zusammenhängen-

jo den Betriebsstörungsauswirkungen werden in der luftabgedichteten Umhüllung 31 Dampf-Luftsichter 37 untergebracht, deren dampfseitiger Austritt 38 über den vom Wasser 14 freien Raum 19 des Kühlflüssigkeitsbehälters 29 mit der Überschalldüse 16 der Injektoren 28 in Verbindung steht und die Luftdüsen 39 im Bereich des Kondensatabflusses aus dem Kondensatsammelbehälter 30 in die luftabgedichtete Umhüllung 31 liegen, d. h. in der Nähe des Rückschlagventils 40 zum Abfließen des Kondensats aus dem Kondensatsammeibehälter 30 in die luftdichte Umhüllung 31, das in diesem Fall unmittelbar in die Mantelwandung des Kondensatsammelbehälters 30 eingebaut ist.

Der Kühlflüssigkeitsbehälter 29 mit dem Kühlwasser 14 ist mit dem Innenraum 20 der luftabgedichteten Umhüllung 31 durch eine Rohrleitung 41 (F i g. 4) mit einem Rückschlagventil 42 zusätzlich verbunden, wobei die Austrittsmündung der Rohrleitung 41 im Bereich des Abflusses des Kondensats aus dessen Behälter 30 (F i g. 3) in die luftabgedichtete Umhüllung 31 gelegt ist.

In Fig.5 ist eine Ausführungsvariante der Anlage dargestellt, in der zur Herabsetzung des B^,riebsstörungseingriffsbereich.es und Verkleinerung des Umfanges der der Betriebsstörung folgenden Arbeiten ein Kühlflüssigkeitsbehälter 43 mit dem Kühlwasser 14 luftabgedichtet ausgeführt wird, während eine luftabgedichtete Umhüllung 44 durch einzelne Zwischenwände 45 (F i g. 6) in selbständige Boxen 46 eingeteilt ist wobei in jeder eins Schleife 47 der Reaktoranlage 2 liegt. Der von der Kühlflüssigkeit 14 (Fig.5) freie Raum 19 de; Kühlflüssigkeitsbehälters 43 ist über ein individuelles Rückschlagventil 48 mit dem Innenraum jeder selbständigen Box 46 verbunden. Die Innenräume der Boxen 4i zusammen bilden den Gesamtinnenraum 20 der luftab gedichteten Umhüllung 44.

b5 Die Überschalldüsen 49 von Injektoren 50 kommuni zieren mit dem Innenraum jeder selbständigen Box 4€ d. h. mit dem Innenraum 20 der luftabgedichteten Um hüliung 44 über den vom Kühlwasser 14 freien Raum 1!

und die Rückschlagventile 48. Das Kühlwasser 14 steht mit den Mischkammern 51 der Injektoren 50 in Verbindung. Die Diffusoren 52 der Injektoren 50 sind mit einem Kondensatsammelbehälter 53 über ein Sperrglied — die Zerreißrnembran 54 — gekoppelt. Der Kondensatsammelbehälter 53 steht mit dem Innenraum jeder selbständigen Box 46 und damit auch mit dem Gesamtinr/-araum 20 der luftabgedichteten Umhüllung 44 über individuelle Rückschlagventile 55 zum Abfluß des Kondensats aus dem Kondensatsammelbehälter 53 in die luftabgedichtete Umhüllung 44 in Verbindung. Die Rückschlagventile 55 werden an den in jede selbständige Box 46 einmündenden Enden der Rohrleitungen 56 eingebaut, deren andere Enden in den Kondensatsammelbehälter 53 hineinragen.

Hier ist ein Ausführungsbeispiel der Anlage beschrieben in deren selbständigen Boxen je eine Schleife der Reaktoranlage untergebracht ist. Jedoch können je nach dem getroffener. Aufbau in jeder selbständigen Box auch mehrere Schleifen der Reaktoranlage untergebracht werden

Die Arbeitsweise der Anlage zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk besteht im folgenden.

Beim Bruch oder Undichtwerden des luftabgedichteten Wärmeträgerkreislaufes 7 (F i g. 1) der Reaktoranlage 2 kommt es zum Ausströmen des Wärmeträgers in die luftabgedichtete Umhüllung unter dessen nachfolgender teilweiser Verdampfung wodurch dabei entstehende Dampf-Luft-Gemisch diese luftabgedichtete Umhüllung 1 ausfüllt und durch das Rohr 3 in die Kondensierungsvorrichtung 5 zur zwangsläufigen Kondensierung des Wasserdampfes hineintritt. Bei dem vorgegebenen Druck zerreißt die Zerreißrnembram 21 und durch die Überschalldüse 16 des Injektors 12 tritt das Dampf-Luft-Gemisch unter Verarbeitung eines gewissen DruckgefäUes und dessen Beschleunigung in der Düse 16 in die Mischkammer 17 des Injektors 12 ein. Der Zerreißdruck, bei dem die Zerreißmembran 21 zerreißt, wird so gewählt, daß in der Düse 16 eine Überschallstremung des Dampf-Luft-Gemisches entsteht. In diesem Falle entsteht Druckdifferenz zwischen der Mischkammer 17 und dem Kühlflüssigkeitsbehälter 13 mit dem Kühlwasser 14, unter deren Einwirkung die Kühlflüssigkeit 14 in die Mischkammer 17 des Injektors 12 hineintritt. In der Mischkammer 17 kommt es zur Kondensation des Wasserdampfes im Gleichstrom mit der Kühlflüssigkeit, wobei das Dampf-Luft-Gemisch relativ zur Kühlflüssigkeit mit Überschallgeschwindigkeit strömt

Die Kondensierungsschnelligkeit des Wasserdampfes übertrifft dabei um mehrere Größenordnungen die in einer beliebigen anderen Kondensationsvorrichtung, was eine Herabsetzung der Abmessungen der ganzen Anlage zur Einschränkung der Betriebsstörungsauswirkungen bewirkt

Danach tritt das Kondensat in den Diffusor 18 des Injektors 12, in dem die kinetische Energie des Dampf-Luft-Gemisches in die potentielle Druckenergie umgewandelt wird. Das entstandene Kondensat mit der mitgeführten Luft gelangt in den Kondensstsammelbehälter. Ein Merkmal des Injektors 12 mit der Überschalldüse 16 besteht in der Möglichkeit, einen Druck an dessen Austritt zu erhalten, der den am Eintritt durch Ausnutzung der Dampfenergie übertrifft. In diesem Zusammenhang wird die aus der luftabgedichteten Umhüllung 1 mitgeführte Luft in dem Kondensatsammelbehälter 15 unter einen Überdruck geraten, wodurch die Abmessungen der Anlage zusätzlich herabgesetzt werden.

Die Abmessungen der Anlage zur Einschränkung der Betriebsstörungsauswirkungen können noch einmal zusätzlich herabgesetzt werden, wenn der Kondensatsarnmelbehälter 15 durch die Rohrleitung 4 mit in dieser eingebautem Rückschlagventil 22 mit dem Innenraum 20 der luftabgedichteten Umhüllung 1 in Verbindung gebracht wird. In diesem Fall strömt die Luft und das Kondensat aus dem Behälter 15 in die luftabgedichtete ίο Umhüllung 1 über, da der Druck im Kondensatsammelbehälter 15 den in der luftabgedichteten Umhüllung 1 übersteigt.

Am Ende der Betriebsstörungslage, wenn die Menge des Wasserdampfes infolge dessen Kondensat abzunehmen beginnt, hat die in F i g. 2 dargestellte Anlage eine stabile Betriebsweise des Injektors 12.

Bei dieser Ausführung der Anlage tritt das Dampf-Luft-Gemisch in den Dampf-Luftsichter 23 hinein, aus welchem der Wasserdampf nach dessen Sichtung über die Austrittsmündung 24 und das Rohr 3 in die Kondensationsvorrichtung zur erzwungenen Kondensierung 5 gelangt. Die durchgesichtete Luft tritt in die luftabgedichtete Umhüllung 1 hinein, da eine Unterdruckzone unmittelbar an der Luftdüse 25 infolge der zusätzlich verlaufenden Wasserdampfkondensierung im Bereich des Abflusses des Kondensats entsteht.

Zwecks Erhaltung einer geringeren Kondensattemperatur im Bereich des Kondensatabflusses wird die Kühlflüssigkeit 14 in die Abflußzone aus dem Kühlflüssigkeitsbehälter 13 durch die Rohrleitung 26 mit dem Rückschlagventil 27 zugeführt, das infolge der auftretenden Druckdifferenz zwischen der Abflußzone des Kondensats und dem Kühlflüssigkeitsbehälter 13 öffnet. Bei der aufbaumäßigen Ausführung der in F i g. 3 wie-J5 dergegebenen Anlage wird die Zwangskondensierungsvorrichtung 5 in der luftabgedichteten Umhüllung 31 untergebracht.

Bei einem Bruch oder Undichtwerden des iuftabgedichteten Wärmeträgerkreislaufs 7 der Reaktoranlage 2 erfolgt ein Ausströmen des Wärmeträgers in die luftabgedichtete Umhüllung 31 unter dessen nachfolgender teilweiser Verdampfung, wodurch ein Dampf-Luft-Gemisch entsteht, das die luftabgedichtete Umhüllung 31 ausfüllt und über den vom Wasser 14 freien Raum 19 des Kühlflüssigkeitsbehälters 29 in den Injektor 28 hineintritt. Beim Erreichen eines bestimmten Druckwerts zerreißt die Membran 21, und das Dampf-Luft-Gemisch strömt unter Verarbeitung eines gewissen Wärmegefälles in der Überschalldüse 16 des Injektors 28 in die Mischkammer 17 des Injektors 28 hinein. Infolge der entstandenen Druckdifferenz in vom Wasser 14 freien Raum 19 und in der Mischkammer 17 des Injektors 28 tritt das Kühlwasser 14 in die Mischkammer 17 des Injektors 28 hinein, in der ja die Kondensierung des Wasserdampfes aus dem Dampf-Luft-Gemisch bei einer relativen Überschallströmungsgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemisches und Kühlwassers 14 stattfindet. Über den Diffusor 18 des Injektors 28 fließt das Kondensat in den Kondensatsammelbehälter 30 herab, dessen Inhalt bei der betreffenden aufbaumäßigen Ausführung der Einschränkungsanlage nur aus den Anlaßbedingungen des Injektors 28 ermittelt wird.

Steigt der Druck im Kondensatsammelbehälter 30 über den in der luftabgedichteten Umhüllung 31, so öffnet das Rückschlagventil 40, durch welches dann das Kondensat im Gemisch mit der Luft in die luftabgedichtete Umhüllung 31 abfließt. Im betreffenden Beispiel wird auch eine Abscheidung der Luft aus dem Dampf-

Luft-Gemisch im Dampf-Luftsichter 37 zwecks Erhaltung eines stabilen Betriebes des Injektors 28 am Ende der Betriebsstörungslage beim Absinken des Wasserdampfdurchsatzes vorgenommen. Das Dampf-Luft-Gemisch tritt hierbei in den Dampf-Luftsichtcr 37 und aus diesem wird der Wasserdampf nach der Abscheidung über die dampfseitige Austrittsmündung 38 in den von der Kühlflüssigkeit 14 freien Raum 19 eingeleitet, während die schwerere Komponente Luft dank der Bildung einer Unterdruckzone am Austritt aus der Luftdüse 39 des Dampf-Luftsichters 37 in die luftabgedichtete Umhüllung 31 abgeführt wird. Die genannte Unterdruckzone bildet sich infolge einer zusätzlichen Kondensierung des Wasserdampfes am Kondensatstrahl, der aus dem Kondensatsammelbehälter 30 herausströmt. Zu einer zusätzlichen Abkühlung des aus dem Kondensatsammelbehälter 30 herausströmenden Kondensats wird der genannten Unterdruckzone die Kühlflüssigkeit 14 aus dem Kühifiüssigkeiiibehäiier 23 durch die Rohrleitung

41 (Fig.4) mit in dieser eingebautem Rückschlagventil

42 zugegeben, das beim Erreichen der Druckdifferenz zwischen der Abflußzone des Kondensats am Behälter 30 und dem Kühlflüssigkeitsbehälter 29 öffnet.

Bei einer Mehrschleifenausführung der Kernreaktoranlage ist die in F i g. 5 und 6 gezeigte Anlage am zweckmäßigsten anzuwenden. Da die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Betriebsstörung in allen Schleifen 47 des Kernreaktors 2 zugleich sehr gering ist, ist bei dieser aufbaumäßigen Ausführung die luftabgedichtete Umhüllung 44 durch einzelne Zwischenwände 45 in selbständige Boxen 46 eingeteilt. Beim Bruch oder Undichtwerden in einer der Schleifen 47 der Kernreaktoranlage 2 tritt das Ausströmen unter nachfolgender teilweiser Verdampfung des Wärmeträgers nur in einer selbständigen Box 46 auf. Durch das Rückschlagventil 48 und den von der Kühlflüssigkeit 14 freien Raum 19 des Kühlflüssigkcitsbehälters 43 tritt das bei der Betriebsstörung gebildete Dampf-Luft-Gemisch in den Kühlflüssigkeitsbehälter 43 hinein. Beim vorgegebenen Druck zerreißt die Zerreißmembran 54, und das Dampf-Luft-Gemisch gelangt unter dessen Beschleunigung in der Überschaildüse 49 des Injektors 50 in die Mischkammer 51, in die infolge der entstehenden Druckdifferenz auch die Kühlflüssigkeit 14 eingesaugt wird. Das dabei entstehende Kondensat wird durch den die kinetische Energie des Dampf-Luft-Gemisches in die potentiate Druckenergie umwandelnden Diffusor 52 dem Kondensatsammelbehälter 53 zugeführt. Der Inhalt dieses Kondensatsammelbehälters 53 wird so klein wie möglich von der Anlaßbedingung des Injektors 50 ausgehend gewählt. Deshalb steigt im Behälter 53 der Druck bei dessen Ausfüllung mit dem Kondensat an. Steigt der genannte Druck über den in einer ohne Betriebsstörung arbeitenden selbständigen Box 46, so tritt das Kondensat über die Rohrleitung 56 und das Rückschlagventil 55 in die selbständige Box 46 hinein. Diese aufbaumäßige Ausführung ermöglicht die Einschränkung der Betriebsstörungszone und Herabsetzung des Umfanges der der Betriebsstörung nachfolgenden Arbeiten.

Die passive Wirkungsweise der Einzelteile der AnIage zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen, die keine Eingriffe der Bedienungspersonen und keine Anwendung von Folgesystemen der Lage in der luftabgedichteten Umhüllung erfordert, bringt eine wesentliche Erhöhung der Ansprechsicherheit der ganzen Anlage und dadurch einen sicheren Schmz vor radioaktiven Verschmutzungen mit sich.

Das Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen am Atomkraftwerk, die mit einem Bruch oder Un.üchtwerden des luftabgedichteten Wärmeträgerkreislaufes in der Kernreaktoranlage zusammenhängen, und die Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens geben die Möglichkeit, ohne Einmischung von Menschen die Folgen einer Betriebsstörung am Atomkraftwerk zu beseitigen. Eine große Zuverlässigkeit beim Ansprechen der Anlage sichert eine hohe Wirksamkeit des Umweltschutzes vor den einer Betriebsstörung folgenden radioaktiven Verschmutzungen.

Das sehr wirksame Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen ermöglicht eine mehr als 3fache Herabsetzung der Abmessungen der Anlage im Vergleich mit den bekannten Anlagen.

Die erhöhte Zuverlässigkeit, Herabsetzung der Abmessungen der Anlage und Einfachheit der Ausführung geben die Möglichkeit, die Investitionen beim Aufbau der Atomkraftwerke mit dem Wärmeträger unter Druck herabzusetzen und die Anlage auch in den im Betrieb befindlichen Atomkraftwerken mit geringeren Aufwendungen anzuwenden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen in einem Atomkraftwerk, welches auf einem Bruch im oder einem Undichtwerden des geschlossenen Wärmeträgerkreislaufs in der Reaktoranlage beruhen und eine teilweise Verdampfung und ein Ausströmen des als Wärmeträger dienenden Hochtemperatur-Wassers zur Folge haben, wobei der Wasserdampf aus dem bei der Betriebsstörung entstehenden Dampf-Luft-Gemisch kondensiert und dadurch der bei der Betriebsstörung ansteigende Druck herabgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des Wasserdampfs in einem gleichgerichteten Kühlflüssigkeitsstrom bei Oberschallgeschwindigkeit des Dampf-Luft-Gemischs relativ zur Kühlflüssigkeit durchgeführt wird, die aus der Energie des bei der Betriebsstörung entstandenen Wasserdampfes erzeugt wird.

2. Anlage zur Einschränkung von Betriebsstörungsauswirkungen im Atomkraftwerk zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer luftabgedichteten Umhüllung, in der die Reaktoranlage untergebracht ist, und einer Einrichtung zur zwangsläufigen Kondensation des Wasserdampfes aus dem bei der Betriebsstörung entstehenden Dampf-Luft-Gemisch, die mit der betreffenden Umhüllung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationseinrichtung (5) zur zwangsläufigen Kondensation des Wasserdampfes zumindest einen Injektor (12,28,50) enthält, der eine mit dem Innenraum (2C) der ^:uftabgedichteten Umhüllung (1) kommunizierende Überschalldüse (16, 49) aufweist, und einen Kühlflüssigkeitsbehälter (13, 29, 43) für die Kühlflüssigkeit (14), dessen von der Flüssigkeit freier Innenraum (19) mit dem Innenraum (20) der luftabgedichteten Umhüllung (1) in Verbindung gesetzt ist, während der mit der Kühl- w flüssigkeit (14) gefüllte Raum mit der Mischkammer (17, 51) des Injektors (12, 28, 50) kommunizierl, sowie einen Kondensatbehälter (15, 30, 53) zum Ansammeln von Kondensat einschließt, der mit dem Diffusor (18, 52) des Injektors (12, 28, 50) über ein auf einen vorgeschriebenen Druckwert berechnetes Sperrglied in Verbindung steht.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatbehaher (15, 30) mit dem Innenraum (20) der luftabgedichteten Umhüllung (1, 31) über ein Rückschlagablaßventil (22, 40) zwecks Ableitung des Dampfkondensats aus dem Kondensatbehälter (15, 30) in die luftabgedichtete Umhüllung (1,31) in Verbindung gebracht ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (28, 50), Flüssigkeitsbehälter (29, 43) für die Kühlflüssigkeit (14) und Kondensatbehälter (30,53) in der luftabgedichteten Umhüllung (31,44) untergebracht sind, in der die Reaktoranlage (2) montiert ist.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß in der luftabgedichteten Umhüllung (I oder 31) zumindest ein Dampf- und Luftstronisichtcr (23 oder 37) untergebracht wird, dessen dampfseitiger Austritt (24 oder 38) mit der Über- h5 schalldose (16) des Injektors (12 oder 28) kommuniziert und seine Luftdüsc (25 oder 39) im Bereich des Kondensatabflusses aus dem Kondensatsammclbehälter (15 oder 30) in die luftabgedichtete Umhüllung (1 oder 31) angeordnet ist.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlflüssigkeitsbehälter (13 bzw. 29) mit der Kühlflüssigkeit (14) mit dem Innenrauin (20) der luftabgedichteten Umhüllung (1 bzw. 31) vermittels Rohrleitung (26 bzw. 41) mit Rückschlagventil (27 bzw. 42) in zusätzliche Verbindung gesetzt ist, wobei die Austrittsmündung der Rohrleitung (26 bzw. 41) im Bereich des Kondensatabflusses aus dem Kondensatsammelbehälter (15 bzw. 30) in die luftabgedichtete Umhüllung (1 bzw. 31) liegt

7. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Mehrschleifenausführung der Reaktoranlage (2) die luftabgedichtete Umhüllung (44) durch einzelne Zwischenwände (45) in unabhängige Boxen (46) eingeteilt wird, wobei in jeder zumindest eine Schleife (47) der Reaktoranlage (2) untergebracht ist während der Kühlflüssigkeitsbehälter (43) für die Kühlungsflüssigkeit (14) luftdicht ausgeführt ist und dessen vor. der Kühlflüssigkeit (14) freier Innenraum (19) sowie der Kondensatsammelbehälter (53) mit dem Innenraum jeder unabhängigen Box (46) vermittels individueller Rückschlagventile (48, 55) in Verbindung stehen.