DE19524882A1 - Vorrichtung zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Reaktorkerns - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Reaktorkerns.

Man empfindet nunmehr die Notwendigkeit, sich gegen Unfälle und nachfolgende Risiken bei der Kernschmelze von Kernreak­ toren und deren Austreten nach außerhalb des primären Si­ cherheitsbehälters des Reaktors zu schützen. Es sind bereits Vorrichtungen zum Zurückhalten des geschmolzenen Materials entworfen worden, und sie bestehen im allgemeinen aus Becken aus einem feuerfesten Material, die mit einem angrenzenden, hydraulischen Kühlkreis verbunden sind oder nicht, um das feuerfeste Material zu entlasten und eine unmittelbarere Erstarrung des geschmolzenen Materials zu erhalten, das Corium genannt wird und ungefähr 3000°C aufweisen kann. Dennoch muß man eine zu langsame Abkühlung in einem Becken mit einer großen Oberfläche sowie starke Bewegungen des Coriums befürchten. Deshalb ist der Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Rückgewinnung, die bessere Leistungen beim Einschließen und Abkühlen des geschmolzenen Materials bietet. Es handelt sich um eine Anordnung von feuerfesten Pflastersteinen zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Re­ aktorkerns, die aus einer horizontalen, feuerfesten Schicht gebildet ist, die von einem Netz sich kreuzender, feuerfe­ ster Wände überhöht ist und die Zellen umgeben. Das deutsche Patent 20 35 089 beschreibt eine Vorrichtung zur Rückgewin­ nung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, die von einer horizontalen Schicht, die mit sich zellenförmig kreuzenden Wänden überhöht ist, wobei aber keine konkrete Beschreibung der Struktur angegeben ist, und man muß wahrscheinlich an­ nehmen, daß die horizontale Schicht durchgehend und aus einem Stück ist.

Eine solche Struktur regt an, die Pflastersteine und die Wände in der Form von Elementen in geringer Zahl herzustel­ len, die einen modularen Zusammenbau bilden, der einfach für jede bestimmte Form eines Reaktors oder der darunter liegen­ den Kammer, in die das Corium fließen würde, abgeändert oder daran angepaßt werden kann. Man vermeidet daher die Mühe und die Herstellungskosten einer einheitlichen oder aus volumi­ nösen Elementen gebildeten Struktur. Die Elemente sind ein­ fach miteinander verbunden, ohne ihre Verbindungsflächen mit einem Zement zu betreichen, was übrigens beim Einsatz wegen der erzeugten übergroßen Erhitzung vergebens wäre, die die Verbindungen zerbrechen könnte. Gewisse Vorsichtsmaßnahmen erlauben einen guten Halt des Zusammenbaus beim Ausfluß des Coriums nach einem Unfall trotz der Kräfte und Turbulenzen vorzusehen. Man empfiehlt tatsächlich, die Wandelemente in den Pflastersteinen mit Basisabschnitten zu halten, die von unteren Abschnitten der Pflastersteine gehalten werden und zwischen den oberen Abschnitten der Pflastersteine und ins­ besondere der benachbarten Pflastersteine angeordnet sind. Die Pflastersteine werden dann mit ihren unteren Abschnitten zusammengesetzt, und die oberen Abschnitte überdecken nicht vollständig die unteren Abschnitte, sondern weisen Zwischen­ räume auf, die von Basisabschnitten eingenommen werden, wenn der Zusammenbau hergestellt wird.

Das Lecken von geschmolzenem Material zwischen den Pfla­ stersteinen kann beträchtlich verringert werden, wenn die Pflastersteine mit den Seitenflächen verbunden werden, die in der vertikalen Richtung Änderungen der Ausrichtung auf­ weisen, d. h. die Flächen folgen in vertikaler Richtung nach und deren Schrägheit veränderbar ist. Verschachtelte Seiten oder mit Sägezahnkontur sind besonders wirksam, wobei man sich aber in der Praxis mit Seiten zufrieden geben kann, die einen vorspringenden und einen einspringenden Winkel auf­ weisen.

Die Erfindung wird nun mehr im einzelnen mit Hilfe einer besonderen vollständig modularen Ausführungsform beschrie­ ben, d. h. die aus einer einzigen Baueinheit gebildet ist, die mit der gewünschten Anzahl zu liefern ausreicht, um eine Oberfläche nahezu beliebiger Form zu überdecken, und die nur aus zwei oder drei Arten feuerfester Elemente zusammenge­ setzt ist.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigt:

Fig. 1 ein Pflasterelement und zwei Wandelemente, die ausgebildet sind, die Baueinheit zu ergeben, und

Fig. 2 den erhaltenen Zusammenbau.

Bei dieser Ausführungsform sind die gesetzten Pflastersteine 1, die den Boden der Vorrichtung bilden, in der Draufsicht im wesentlichen quadratisch, wobei sie aber mit zwei vor­ springenden Seitenflächen 2 und zwei einspringenden Seiten­ flächen 3 enden. Die Seiten jeder Art sind aneinanderstoßend und eine von ihnen ist in der Figur verborgen. Unter vor­ springender Seite 2 wird eine Seite verstanden, die aus einer oberen Facette 4, die schräg nach oben gerichtet ist, und einer unteren Facette gebildet ist, die schräg nach unten gerichtet ist. Und umgekehrt sind die einspringenden Seiten 3 aus einer oberen Facette 6, die schräg nach unten ausgerichtet ist, und einer unteren Facette 7 gebildet, die schräg nach oben ausgerichtet ist. Diese Facetten sind durch eine horizontale Kante 8 für die vorspringenden Seiten, und durch eine horizontale Anflachung 9 für die einspringenden Seiten getrennt. Die Anflachungen erstrecken sich daher über einen halben Umfang der Pflastersteine.

Die unteren Facetten 5 und 7 sind nahezu aneinanderstoßend, wenn die Pflastersteine 1 zusammengesetzt sind, wenn man die in der Praxis sehr kleinen Zwischenräume vernachlässigt. Jedoch zeichnen die Anflachungen 9, die von der Teilanord­ nung der oberen Facetten 4 und 6 befreit sind, ein gitter­ förmiges, hohles Netz auf dem Zusammenbau der Pflastersteine 1, das aufgefüllt werden kann, indem man dort ungefähr rechteckförmige Tafeln 10, aber mit schräger Ausrichtung an­ ordnet, wenn sie gesetzt werden und deren Seiten daher die Form eines Parallelograms haben. Die Tafeln 10 werden an der Baustelle mit einem Basisabschnitt 11 gerade über der An­ flachung 9 gesetzt, der zwischen den oberen Facetten 4 und 6 angeordnet wird. Das erhaltene Netz ist in der Fig. 2 darge­ stellt. Man sieht, daß die Tafeln 10 gekreuzte Wände bilden, die Zellen 12 mit vierseitigem, quadratischem Querschnitt begrenzen, wo sich das Cromium im Falle eines Unfalls ver­ teilen und bleiben kann, bis es erstarrt, was durch eine hydraulische Kühlvorrichtung begünstigt wird, die sich unter dem Pflastersteinen 1 befindet. Selbst ohne eine solche Vorrichtung wäre die Abkühlung dank der ausgedehnten Wärme­ austauschoberfläche ziemlich schnell, die die Wände 10 liefern.

Die Dichte der Umwandungen verringert beträchtlich die Wel­ len und Turbulenzen der Flüssigkeit sowie die Risiken und Schäden, wenn beispielsweise der Zusammenbau an einer Stelle nachgäbe. Wenn einige Tafeln 10 zerstört werden, sind die Folgen für das gesamte Netz gering, da nur einige der Zellen verbunden würden. Man erkennt auch, daß die dem flüssigen Material aufgezwungene Richtungsänderung, das zwischen die Pflastersteine 1 auf der Höhe der Kanten 8 und der Anfla­ chungen 9 eindringt, dieses Eindringen schwieriger macht und daher die Risiken eines Lecks nach unten merklich verrin­ gert. Kompliziertere Verbindungsformen mit mehreren Winkeln oder tieferen Verzahnungen können bevorzugt werden, wenn man noch weiter diese Gefahren verringern möchte.

Die Tafeln 10 stoßen nicht an, sondern sind an vier Ecken zusammengesetzt, wobei jede Endseite 13 von ihnen an dem Ende der Seitenfläche 14 eines Nachbarn ruht. Jede Tafel 10 besitzt daher an jedem Ende eine im wesentlichen vertikale Kante, die mit einer ähnlichen Kante von drei benachbarten Tafeln 10 verbunden ist. Diese Anordnung erlaubt, gleich­ zeitig die Anforderung an einen einfachen Zusammenbau und daran zu erfüllen, ein im wesentlichen vollständig reguläres und sehr stabiles Gitter an den Zellenecken zu konstruieren.

Die Grundfigur dieser Ausführungsform ist das Quadrat. Man kann Vorrichtungen auf der Grundlage anderer geometrischer Figuren und in Übereinstimmung mit der Definition der Er­ findung entwerfen. Die Elemente des Zusammenbaus können selbst unterschiedlich sein. Die schräge Richtung der Tafeln 10 ergibt sich aus dem Interesse Facetten 4, 5, 6 und 7 von schrägen Pflastersteinen zu haben. Man könnte aber bei­ spielsweise vertikale Tafeln an ihrem oberhalb der Pflaster­ steine 1 ausgerichteten Abschnitt verwenden, und nur ihr Basisabschnitt wäre dann schräg. Andere Anordnungen können in Betracht gezogen werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Re­ aktorkerns, die aus einer horizontalen, feuerfesten Schicht gebildet ist, die von einem Netz sich kreuzen­ der, feuerfester Wände überhöht ist, die Zellen (12) umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Schicht aus einem Zusammenbau von Pflastersteinen (1) gebildet ist, die aus einem unteren Abschnitt und einem darüberliegendem oberen Abschnitt gebildet sind, wobei die unteren Abschnitte unterein­ ander zusammengesetzt sind und die oberen Abschnitte durch Zwischenräume (9) getrennt sind, die von Basis­ abschnitten (11) der Wände (10) eingenommen werden, die die Wände bilden.

2. Vorrichtung zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Re­ aktorkerns, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zwischenräume über einen halben Umfang der Pflastersteine (1) erstrecken und mit Abschnitten der Basis (11) der Pflastersteine besetzt sind, die sich über einen halben Umfang der Zellen (12) erstrecken.

3. Vorrichtung zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Reak­ torkerns, gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zellen (12) vierseitig sind und die Tafeln (10) zu viert mit den Ecken (15) angeordnet sind.

4. Vorrichtung zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Reak­ torkerns, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflastersteine (1) mit den Seitenflächen (2, 3) verbunden sind, die in vertikaler Richtung Änderungen der Ausrichtung (8, 9) aufweisen.

5. Vorrichtung zur Rückgewinnung eines geschmolzenen Reak­ torkerns, gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflastersteine (1) zwei Seitenflächen (2) einem vorspringenden Winkel und zwei Seitenflächen (3) mit einem einspringenden Winkel umfassen.