DD152224A1 - Anordnung zum abbauen eines in einer druckkammer entstandenen drucks - Google Patents

Abstract

Anordnung zum Abbauen eines in einer Druckkammer entstandenen Drucks,insbesondere des in dem Reaktorgebaeude eines Kernkraftwerkes im Havariefall durch den Austritt von Dampf verursachten Drucks. Die Druckabsenkung soll durch kurzzeitiges Ablassen eines Dampf-Luft-Gemisches erfolgen, ohne dass dadurch Beeintraechtigungen der Umwelt auftreten koennen. Dazu ist an druckabhaengig gesteuerte Ventile eine Auslassleitung angeschlossen, die unmittelbar hinter den Ventilen eine Einrichtung zum Einspritzen einer den Druck in der Auslassleitung herabsetzenden Fluessigkeit, vorzugsweise Wasser, besitzt. Die Auslassleitung, die mindestens eine senkrechte Umlenkung mit einem Kondensatablass aufweist, muendet ueber ein Absperrorgan in einen weiteren geschlossenen Raum. Bei Kernkraftwerken ist es zweckmaessig, als weiteren Raum das Reaktorgebaeude eines benachbarten Kraftwerksblockes auszunutzen.

Description

Anordnung zum Abbauen eines in einer Druckkammer entstandenen Druckes

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abbauen eines in einer Druckkammer entstandenen Druckes, insbesondere des in dem Reaktorgebäude eines Kernkraftwerkes im Havariefalle durch den Austritt von Dampf verursachten Druckes.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der ganzen Welt wird beim Entwurf von Kernkraftwerken als maximaler projektierter Störfall ein Störfall mit Wärmeträger· verlust angenommen, der bei der momentanen Zerstörung einer Rohrleitung größten Durchmessers mit ungehindertem Ausströmen des tfärmeträgers durch die beiden Enden des Bruchs eintreten kann. Bei Störfällen mit Wärmeträgerverlust treten zusammen mit dem ausströmenden Wärmeträger die während des Störfalls ausgeschiedenen radioaktiven Spaltprodukte in die Räume der Reaktoranlage aus, in denen infolge sich beim Aufsieden des Wärmeträgers bildenden Dampfes der Druck ansteigt. Dadurch entsteht die Gefahr des Auswurfes der radioaktiven Produkte in die Umgebung. Zur Verhinderung der radioaktiven Verunreinigung der Umgebung werden in den Kraftwerken hermetisch dichte Schutzmantel verwendet, die die während des Störfalls ausgeschiedenen radioaktiven Produkte zurückhalten. Derartige hermetisch dichte Schutzmäntel werden auf den maximalen Druck des Dampfes ausgelebt, der sich während des Störfalls auf Kosten der ganzen freigesetzten Energie bildet.

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Da sich bei Störfällen mit Wärmeträgerverlust eine große Dampfmenge bildet, sind Schutzmäntel von beträchtlichen Volumina erforderlich, die eine ausreichende mechanische Festige keit besitzen, um der Einwirkung des Dampf-Luft-Gemisches von hoher Temperatur und hohen Drücken standhalten zu können. Dies führt zu bedeutenden Baukosten solcher Systeme. Um die Baukosten für die beschriebenen Systeme zu reduzieren, ist man bestrebt, den Druck unter dem hermetisch dichten Mantel abzusenken.

Eine bekannte Lösung sieht vor, im Anfangsmoment der Havarie ein·wenig aktives Dampf-Luft-Gemisch über druckabhängig gesteuerte, klappenartige "Ventile in das ümgebungsmedium abzulassen, so daß der Druck im Havarieraum gesenkt und nach dem Schließen der Ventile die Druckkammer ausschließlich zur Aufnahme der gefährlichen aktiven Dämpfe zur Verfugung steht (DD 102 848). Diese Lösung ist mit Risiken verbunden, da an die Dichtheit der Ventile hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Darüber hinaus kann selbst das Ablassen des wenig aktiven Dampf-»Luft-Gemisches, das im wesentlichen aus verdrängter Luft der Druckkammer besteht aber bereits größere Dampfanteile haben kann, besonders in dicht besiedelten Gebieten zu Umweltbeeinträchtigungen führen. Es sind ferner Druckbegrenzungs- und Sicherheitssysteme bekannt, bei denen im Störungsfalle der Austritt von Luft und Dämpfen völlig vermieden werden soll (DE-OS 2 252 574, 2 618 108; DD 118 955). Dazu ist das Volumen unter dem Schutzmantel des Heaktorgebäudes in zwei Räume geteilt.

In dem ersten Raum werden die Reaktoranlage und die Ausrüstung für den Wärmetrages—Kreis untergebracht, während der'zweite Raum zur Ansammlung der Luft bestimmt ist, die aus dem ersten Raum beim störfallbedingten Druckanstieg aufgrund der Dampfbildung bei Ausströmen des Wärmeträgers verdrängt wird. Zwischen diesen Räumen werden passive Kondensatoren angebracht .

Bei einem Störfall mit Wärmeträger-Verlust vermischt sich der beim Aufsieden des Wärmeträgers gebildete Dampf mit der Luft, die vor dem Störfall den ersten Raum ausfüllt, in dem dabei der Druck im Vergleich mit dem Druck im av/eiten Raum ansteigt.

Unter Einwirkung des entstandenen Druokgefälles gelangt das Dampf-Luft-Gemisch in den Kondensator, wo der Dampf kondensiert wird, und die Luft in den zweiten Raum, in dem der Druck anzusteigen beginnt. Als Kondensatoren für Dampf werden beispielsweise Eiskondensatoren oder Becken mit Wasser verwendet, durch dessen Schicht das Dampf-Luft-Gemisch hindurchgeperlt wird. Während des Durchperlens des Dampf-Luft-Gemisches wird der Dampf kondensiert, während die Luft die Wasserschicht passiert und in den zweiten Raum gelangt. Für ein ausreichendes Kondensationsvermögen sind große Wasservorräte erforderlich. Die Verwendung von Becken mit großem Wasservorrat führt zur Bildung von Flüssigkeitsschlägen beim Durohperlen des Dampf-Luft-Gemisches durch den hohen V/asserstand, was hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit solcher Bauwerke stellt und eine Erhöhung von deren Baukosten bedingt· Trotz der Anwendung von Einrichtungen, die den Druck in den oben beschriebenen Schutzmantelsystemen absenken, hält der Überdruck lange Zeit an, und da der Schutzmantel nicht absolut hermetisch dicht sein kann, ist es praktisch unmöglich, Auswürfe der radioaktiven Produkte in die Umgebung zu vermeiden. Damit die radioaktive Verunreinigung einen zulässigen Y/ert nicht übersteigt, sollte der Dichtheitsgrad des Schutzmantels sehr hoch sein, wozu ein wesentlicher Investitionsaufwand erforderlich ist.

Bekannt sind auch Vorrichtungen zur Kontrolle eines Störfalls (vgl. US-PS 33 75 162), die zwei Räume enthalten, in deren einem sich die Reaktoranlage mit dem Wärmeträger-Krels befindet, während in dem zweiten, der mit dem ersten mittels eines Ventils verbunden ist, ständig ein Unteratmosphären-Druck ..durch Absaugen von Luft aus diesem aufrechterhalten wird. Während des Störfalls mit Wärmeträgerverlust gelangt das Dampf-Luft-Gemisch in den zweiten Raum, in welchem ein Dampfkondensator untergebracht ist. Der in diesem Raum vor Eintritt des Störfalls vorhandene Unterdruck und die Dampfkondensation beim Überströmen des Dampf-Luft-Gemisches in diesem Raum beim Störfall bewirken, daß der Druck in dem zweiten Raum den Atmosphärendruck nicht übersteigt. Bei einem ausreichenden Anfan^sunterdruck in dem zweiten Raum kann ein Unterdruck auch

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in dem ersten erhalten werden. Jedoch bedarf ein solches System großer Aufwendungen für den Bau des zweiten Raumes und für die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Unteratmosphären-Druckes in ihm während der gesamten Betriebsdauer.

Bekannt ist auch eine Sicherheitseinrichtung für Gebäude von Leistungsreaktoren, bei der der zweite Raum außerhalb des eigentlichen Reaktorgebäudes angeordnet und nach Art einer Gasbehälterglocke aufgebaut ist (DE 1 2o7 024). Bei bereits in Betrieb befindlichen Kernkraftwerksblöcken, die nicht mit einem zweiten Raum zur Aufnahme der verdrängten Luft für den Störungsfall ausgerüstet sind, ist es meist allein schon aus bautechnischen Gründen ausgeschlossen, einen solchen nachträglich zu schaffen, so daß die Sicherheit derartiger Anlagen in Frage gestellt ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Sicherheit solcher Kernkraftwerke in jedem Falle zu gewährleisten und den gestiegenen Anforderungen an die Sicherheit anzupassen.

Darlegung des Y/esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Druckabsenkung in der die Ausrüstungen des Wärmeträgerkreises eines Kernkraftwerksblockes aufnehmenden Druckkammer zu schaf· fen, mit der das im Havariefall über die druckabhängig gesteuerten Ventile abzulassende Dampf-Luft-Gemisch derart konditioniert wird, daß keine Unweitbeeinträchtigungen zu erwarten sind«,

Diese Aufgabe wird gelöst, indem unmittelbar hinter den Ventilen Einrichtungen zum Einspritzen einer den Druck in der Auslaßleitung herabsetzenden Flüssigkeit, vorzugsweise .Wasser, vorgesehen sind. Es ist zweckmäßig, wenn die Auslaßleitung hinter der Einspritzeinrichtung mindestens eine, senkrechte Umlenkung aufweist und an den tiefsten Stellen Kondensatablässe angebracht sind. Die Auslaßleitung kann an geeigneter Stelle ins Freie münden; besonders günstig ist es

jedoch, wenn sie über ein Absperrorgan, vorzugsweise eine Rückschlagklappe, in einen bereits für andere Zwecke genutzten geschlossenen Raum, insbesondere in das Reaktorgebäude eines benachbarten Kernkraftwerksblockes mundet. Obwohl die angegebene Lösung besondere Bedeutung für Kernkraftwerke hat, ist sie gleichwohl für Anlagen geeignet, in denen toxische Stoffe verarbeitet werden und die Notwendigkeit besteht, im Havariefall das Entweichen dieser Stoffe zu verhindern.

Ausführungsbeispiel

Die nähere Erläuterung erfolgt anhand der Zeichnung, die eine Prinzipskizze darstellt.

Es sind die Reaktorgebäude A2; B2 zweier Kernkraftwerksblöcke A; B dargestellt. Das Reaktorgebäude eines Kernkraftwerksblockes stellt einen Druckraum dar. Zum Begrenzen von Folgen einer Havarie, z. B. des Bruches der Hauptumwälzleitung A1; B1, die zu einem Austritt radioaktiver Dämpfe und in bezug auf den atmosphärischen Druck zu einem Überdruck innerhalb des Reaktorgebäudes Ä2; B2 führt, sind zur Druckabsenkung in dem Havarieraum klappenartige Ventile A3; B3 vorgesehen (es ist lediglich ein Ventil angedeutet), die im Anfangsmoment der Havarie kurzfristig öffnen und ein wenig aktives Dampf-Luft-Gemisch aus dem Havarieraum ausströmen lassen. Zur gefahrlosen Beseitigung dieses Dampf-Luft-Gemisches ist eine Auslaßleitung A4; B4 angeordnet, die unmittelbar hinter dem Ventil A3; B3 eine Einspritzeinrichtung A5; B5 aufweist. Durch die Einspritzung von Wasser erfolgt eine Druckabsenkung innerhalb der Auslaßleitung A4; B4, und der Dampfanteil kondensiert. Die Auslaßleitung A4; B4 ist mit mehreren senkrechten Umlenkungen versehen; an den tiefsten Stellen sind gesicherte Kondensatablässe A6; B6 angebracht. Die -^uslaßleitung A4; B4 mündet über eine Rückschlagklappe B7;A7 in das Reaktor gebäude des benachbarten Kraftwerksblockes A; B. Es sind auch andere Ausführungsformen möglich; so kann zwischen zwei Kraftwerksblöcken lediglich eine gemeinsame Auslaßleitung angeordnet sein, die in Abhängigkeit einer Havarie über entsprechend gestaltete Ventile sowohl von der einen als auch anderen Seite beaufschlagbar ist.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch

   1. Anordnung zum Abbauen durch Austritt von Dampf in einer Druckkammer, insbesondere dem Reaktorgebäude eines Kernkraftwerkes, entstandenen Drucks durch kurzzeitiges Ablassen eines Dampf-Luft-Gemisches aus der Druckkammer Über druckabhängig gesteuerte Ventile, gekennzeichnet dadurch, daß as die Ventile (A3; B3) eine Auslaßleitung (A4; B4) angeschlossen ist, in der unmittelbar hinter den Vent ilen (A3; B3) eine Einrichtung zum Einspritzen (A5j B5) einer den Druck in der Auslaßleitung (A4; B4) herabsetzenden Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, vorgesehen ist β
2. 2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Auslaßleitung (A4; B4) mindestens eine senkrechte Umlenkung aufweist«
3. 3. Anordnung nach' Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Auslaßleitung (A4; B4) über ein Absperrorgan, insbesondere Rückschlagklappe (B7; Δ7),in einem weiteren geschlossenen Raum eingebunden ist.
4. 4. Anordnung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der weitere Raum das Reaktorgebäude (B2; A2) eines benachbarten Kraftwerksblockes ist.

   Soite Zeichnung