DE19502540A1

DE19502540A1 - Kavernensicherung für Kernreaktoren

Info

Publication number: DE19502540A1
Application number: DE19502540A
Authority: DE
Inventors: Martin Hauck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1995-01-18
Publication date: 1996-02-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Kavernensicherung für Kernreaktoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorgegebene Kavernen sicherung dient zum Schutz vor Überhitzung der Brennstäbe.

Es ist bekannt, daß mehrere Pumpensysteme bzw. Moderatoren ein zu starkes Aufheizen verhindern soll. Trotz all dieser Maßnah men ist aber eine Kernschmelze nicht ausgeschlossen, da es zu Totalausfällen auch der Notkühlsysteme kommen kann. Zu würdigen ist hier das US-Patent 4,036,688. Es wird eine Anordnung be schrieben, welche aus einer Auffangvorrichtung mit Verteilungs räumen besteht, in welche sich der geschmolzene Reaktorkern nach dem Durchdringen des Reaktordruckgefäßes einbringt. Die Vorrich tung ist unter dem Reaktordruckgefäß angebracht. Eine zusätzlich eingebaute Kühlung soll das Durchdringen der Sicherung durch die glühende Masse verhindern. Die Stellen, auf welche das Material zuerst auftrifft, sind kalottenförmig ausgelegt, so daß ein wei terer Schutz entsteht, da die zum Reaktordruckgefäß gewölbten massiven Halbkugeln erst wegschmelzen müssen, bevor der Grund des Apparates, der aus Ziegelsteinen besteht, in Mitleidenschaft gezogen würde. Sie tragen außerdem zur Verteilung der geschmolze nen Stoffe in die schräg gestellten Kavernen bei. Diese Sicherung hat allerdings den Nachteil, daß eine zusätzliche Kühlung benötigt wird, welche ausfallen kann. Der GAU ist dann nicht mehr zu ver hindern. Außerdem nimmt die Erfindung eine Zerstörung des Reak tordruckgefäßes in Kauf. Der gesamte Kernreaktor ist danach nicht mehr zu verwenden, eine Kühlung auf unabsehbare Zeit muß gewähr leistet werden. Dies ist bei der vorliegenden Anmeldung nicht der Fall. Da ein direkter Zugriff auf die Brennstäbe nicht möglich ist, muß eine spezielle interne Sicherungseinrichtung die Kernschmelze verhindern. Dies wird durch die Kavernensicherung erreicht. Bei Übersteigen einer kritischen, durch Dichte und Material der Schmelz schicht bestimmbaren Temperatur schmilzt diese für den betroffenen Brennstab an der Sollbruchstelle durch und er fällt in eine von Moderatormaterial umgebende Kaverne, welche die Kernreaktion unter bricht. Bei genügend starker Auslegung des Moderatormaterials kann eine Überhitzung des Brennstabes ohne weitere Kühlung ausgeschlossen werden. Selbst wenn nur ein Teil der Brennstäbe ausfällt, ist die Kernschmelze verhindert, da eine Kettenreaktion ausfällt, bzw. zum Stillstand kommt. Die Kaverne muß so ausgelegt werden, daß die ge samte Energie des Brennstabes aufgenommen werden kann.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kavernensicherung im Schnitt.

Es folgt die Erläuterung der Erfindung an Hand der Zeichnungen und nach Wirkungsweise. In Fig. 1 ist eine Kavernensicherung gezeichnet. Sie besteht aus einer unmittelbar unter dem Brenn stab a im Reaktordruckgefäß angebrachten, auswechselbaren Platte b und einer sich anschließenden Kaverne c, welche mindestens die Länge des Brennstabes aufweist. Diese Kaverne besteht aus Neutronen- absorbierendem Material, z. B. Graphit. Im Normalfall soll die höchste im Normalbetrieb des Reaktors auftretende Brennstab temperatur nur wenige Grad Kelvin unterhalb der Schmelztempe ratur der mit Sollbruchstellen ausgestatteten, auswechselbaren Platte b liegen. Steigt die Temperatur auch nur eines einzigen Brennstabes, wobei Fig. 1 die Anordnung für nur einen Brennstab zeigt, unzulässig über diese Marke an, schmilzt die nur wenige cm dicke Schicht an der Sollbruchstelle durch, und die Kaverne ist offen. Der Brennstab fällt hinein; er wird vom Graphitmantel eingeschlossen und ist der Kernreaktion entzogen, wobei er sich abkühlt. Fallen weitere Stäbe auf Grund ihrer Überhitzung aus, kommt schließlich der gesamte Kernreaktor zum Stillstand, weil die Menge der außerhalb der Kavernen verbleibenden Brennstäbe nicht mehr ausreicht, die Kernspaltung aufrecht zu erhalten. Der GAU ist abgewendet. Es ist kein strahlendes Material aus dem Reaktordruckgefäß entwichen, welches auch nicht zerstört wurde. Nach Instandsetzung der ausgefallenen Kühlung oder sonsti ger auslösender Fehlfunktionen können die Brennstäbe in ihre alte Position gebracht werden, die Schmelzschicht wird ausge wechselt, man kann den Reaktor erneut anfahren.

Claims

1. Kavernensicherung für Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus einer Schmelzschicht besteht, welche unter dem Brennstab so gelagert ist, daß eine festsetzbare Wärme menge diese zum Schmelzen bringt.

2. Kavernensicherung für Kernreaktoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstab durch die Schmelzschicht, auf welcher er steht, in seiner Lage vertikal gehalten wird.

3. Kavernensicherung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß sich unter der Schmelzschicht eine von Moderator material umgebene Kaverne befindet, welche die Wärmemenge des Brennstabes ohne zusätzliche Kühlung von außen ohne zu schmelzen aufnehmen kann.

4. Kavernensicherung für Kernreaktoren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzschicht austauschbar ist.

5. Kavernensicherung für Kernreaktoren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kavernen sowie die unmittelbar darüber befindlichen Schmelzschicht platten, welche vorgefertigte Sollbruchstellen aufweisen, im Reaktordruckgefäß befinden.