DE3104260A1

DE3104260A1 - Einrichtung zur speicherung von wasserstoff und zu dessen hinfuehrung an die bedarfsstellen einer wassergekuehlten kernreaktoranlage

Info

Publication number: DE3104260A1
Application number: DE19813104260
Authority: DE
Inventors: Max Ing.(Grad.) 6800 Mannheim Stiefel
Original assignee: Brown Boveri Reaktor GmbH
Current assignee: ABB Reaktor GmbH
Priority date: 1981-02-07
Filing date: 1981-02-07
Publication date: 1982-08-12
Also published as: DE3104260C2

Description

Einrichtung zur Speicherung von Wasserstoff und zu dessen
IIinführung an die Bedarfsstellen einer wassergekühlten Kernreaktoranlage.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Speicherung von Wasserstoff und zu dessen Hinführung an die Bedarfsstellen einer wassergekühlten Kernreaktoranlage.
In einer wassergekühlten Kernreaktoranlage besteht bei verschiedenen Systemen ein Bedarf an Wassertoff. So wird z. i dem Primärsystem zum Zwecke der Konditionierung tiber ein Gaspols-ter oder das Volumenausgleichssystem Wasserstoff zugeführt.
Bisher werden die dazu benötigten Wasserstoffmengen von einem Druckgasflachenlager über Druckleitungen an die entsprechenden Bedarfsstellen herangeführt. Bei dieser Art von Vorratslagerung und Zuführung ist ein hoher leittechnischer Aufwand zu betreiben, um die Gefahr einer Wasserstoffexplosion zu vermeiden. Trotz dieses Aufwandes besteht ein erhebliches Restrisiko für die Bildung örtlicher zündfähiger Wasserstoff/Luftmischungen. Die Leitungswege sind lang, da die Druckgasflaschen aus Sicherheitsgründen in Nebenräumen gelagert sind.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Speicherung von Wasserstoff und dessen Einführung an dic Bedarfsstellen einer wassergekühlten Kernreaktoranlage derart vorztinehmen, daß die aufgezeigten Nachteile vermieden und somit die Gefahr einer Wasserstoffexplosion erheblich gemindert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der erforderliche Wasserstoff als Netall-Rydrid gespeichert ist, daß dasselbe über ein Leitungssystem niedrigen Dickes mi-t den Einspeisestellen verbunden und heiz- und kühlbar ist.
Der Druck im Hydridspeicher ist niedrig, da der Wasserstoff in chemisch gebundener Form vorliegt. Beispielsweise beträgt der Wasserstoffpartialdruck von Magnesium-Hydrid bei Zimmertemperatur 10-7 7 bar. Soll Wasserstoff zur Versorgung einer Bedarfsstelle wie z.B. dem Primärkühlmittelsystem freigegeben werden, so wird das Metallhydrid erwärmt.
Das dann abströmende Wasserstoffgas weis-t z.B. bei einer Erwärmung des Hydrid auf 2000C einen Druck von 1 bar auf, so daß das zu den Bedarfsstellen führende Lei-tunssystem kauen belastet wird.
Ein weiterer Vorteil der Einrichtung ist darin zu seben, daß der Bedarf an Wasserstoff über die Temperatur des Metallhydrid@ regelbar ist.
Das Metallhydrid ist vorzugsweise in einem von Heiz- und Kühlelementen umgebenen Druckbehälter eingeschlossen, wobei außerhalb des Druckbehälters eine Isolierung vorgesehen ist.
Insbesondere bei liegend angeordneten Druckbehä.ltern hat es sich als vorteilhaft gezeigt, die Heiz- und Kühlelemente mäanderförmig anzubringen. Dadurch kann flüssiges Kühl- oder Heizmedium, z.B. im Falle einer notwendigen Reparatur leichter aus den Elementen entfernt werden.
Eine andere Ausbildung der Einrichtung sieht vor, daß das Metallhaydrid von einer an der Innenwand des Druckbehälters sich anschließenden Isolierung umgeben ist, daß Heiz- und Kühlelemente das Metallhydrid durchdringen sowie durch die Isolierung und die Druckbehälterwand geführt sind. Durch die unmittelbare Kontaktierung des Metallhydrids mit den Heiz-bzw.
Kühlelementen läßt sich die Einrichtung wirtschaftlicher betreiben.
Mit der fahrbaren Ausbildung der Einrichtung läßt sich dieselbe außerhalb der Kernreaktoranlage bei entsprechender Kühlung befüllen und dann an den vorgesehenen Ort innerhalb der Kernreaktoranlage transportieren.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Isolierung feuerfest ausgebildet. Damit-wird sichergestellt, daß bei einem Brand der Wasserstoff nur langsam abströmt und den Brand praktisch nicht nähren kann.
Anhand der schematischen Zeichnungen der Fig. 1-3 werden zwei Ausführungsbeispiele der Einrichtung beschrieben. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Einrichtung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine anders ausgebildete Einrichtung und Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt einen Transportwagen 1 mit einem darauf angeordneten Behälter 2, der unter Belassung eines Zwischenraumes einen Druckbehälter 3 umschließt. In dem Zwischenraum befindet sich zum Zwecke der Wärmedämmung eine feuerfest ausgeführte Isolierung 4. Der Druckbehälter weist eine Magnesium-Hydrid-Füllung5 auf,in welcher der Wasserstoff reversibel chemisch gebunden ist. Elektrische Heizelemente 6 und von Wasser durchflossene Kühlelemente 7 umfassen den Druckbehältermantel spiral- oder mäanderförmig. Je eine mit einem Kupplungsstück 8 und einer Armatur 9 versehene Leitung 10 stellt die Zu- bzw.
Abfuhrleitung für den Wasserkreislauf des Kühlelements 7 dar.
Die Temperatur des Metall-Hydrids, das in diesem Beispiel ein Magnesium-Hydrid ist, wird mit Hilfe eines Temperaturfühlers 11 überwacht. Mit den Heiz- und Kühl elementen ist der Druck innerhalb des Magnesium-Hydrids und damit auch der Bedarf an Wasserstoff stufenlos regelbar. Eine Wasserstoffentnahmeleitung 12, die bei einer Erwärmung des Magnesium-Hydrids auf 2000C mit einem Druck von 1 bar beaufschlagt ist, führt vom Druckbehälter 3 über eine Absperrarrnatur 13, eine Kupplungsvei.bindung 14 und eine Niederdruckleitung 15 zur Bedarfsstelle 16 S in einer nicht weiter dargestellten Kernreaktoranlage. Ein Abzweig 17 der I?rasserstoffen-l;nahmelei-tung 12 führt über ein Sicherheitsventil 18 zu einer in einen nicht dargestellten Aufnahmebehälter gerichteten Abblaseleitung 19.
Der Druck in der Wasserstoffentnahmeleitung wird von der Meßeinrichtung 20 überwacht. An den Behäl-ter 2 schließt sich ein Anlaufbügel 21 an, der zum Schu-tz der auch dem Behälter ragenden Armaturen und Leitungen dient.
Die Fig. 2 zeigt einen Druckbehälter 3, an deni die Konsolen 22 zur Aufnahme der Radachsen 24 mit den Rädern 25 unniittelbar befestigt sind. Somit ist auch die Einrichtung nach dieser Ausbildung fahrbar. Entlang der Innenwand des Druckbehälters ist eine Isolierung 4 aus Aluminiumoxyd angeordnet. In die Isolierung ist ein Metallhydrid 5, wie z.B. eine Magnesium-Nickel-Hydrid -Füllung eingebettet. Das Metall-Hydrid wird von elektrischen Heizelementen 6 und von Wasser durchströmten Kühlelementen 7 durchzogen. An den Stirnseiten des Metall-Hydrids werden jeweils zwei Rohre des Kühlelements durch ein Verbindungsstück 27 überbrückt, so da ein geschlossener Kühlkreislauf entsteht, der mit einer Zu- bzw. Abfuhrleitung 10 versehen ist. Die Stromzufuhr für die elektrischen Heizelemente 6 ist bei 28 angedeutet. iSin Siebblech 29 aus Metall bzw. eine Sinterplatte 30 aus keramischem Oxyd begrenzt die Metall-Hydrid-Füllung 5 stirnseitig. Die Wasserstoffentnahmeleitung 12 führt vom Druckbehälter 3 über eine Absperrarmatur 13, eine Kupplungsverbindung 14 und cine Niederdruckleitung 15 zu einer Bedarfsstelle 16. tin Abzweig 17 der Wasserstoffentnahmeleitung 12 führt über ein Sicherheitsventil 18 zu einer mit einem nicht dargestellten Aufnahmebehälter verbundenen Abblaseleitung 19. An dem Druckbehälter is-t ein Anlaufbügel 21 befestigt, der zum Schutz der aus dem Druckbehälter ragenden Armaturen und Leitungen dient.
Ein Temperaturfühler 11 und eine Meßeinrichtung 20 sind zur Überwachung der Hydrid-Temperatur und des Druckbehälterinnendrucks vorgesehen.
Aus der Fig. 3, die einen Querschnitt der Fig. 2 darstellt, sind Stege 31 zur Stabilisierung der Heiz- und Kühlelemente zu erkennen.

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Speicherung von Wasserstoff und zu dessen Hinführung an die Bedarfsstellen einer wassergekühlten Kernreaktoranlage, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Wasserstoff als Metallhydrid (5) gespeicher-t ist, daß dasselbe über eine Niederdruckleitung (15) mit den Bedarfsstellen (16) verbunden und heiz- und kühlbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhydrid in einem von Reiz- (6) und Kiihlelementen (7) umgebenen Druckbehälter (7) eingeschlossen is-t, wobei außerhalb des Druckbehälters eine Isolierung (4) vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- und Kühlelemente mäanderförlnig angeordnet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhydrid von einer an der Innenwand des Druckbehälters (3) sich anschließenden Isolierung (4) umgeben ist, daß Heiz- und Kiblelemente das Metallhydrid durchdringen sowie durch die Isolierung und die Druckbehälterwand geführt sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sie fahrbar ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung feuerfest ausgeführt ist.