DE19847646C1 - Nuclear power plant safety system comprises heat engine coupled to outer surface of reactor pressure vessel, and coolant feed unit - Google Patents

Abstract

The nuclear power plant safety system comprises a heat engine coupled to the outer surface (21) of the reactor pressure vessel (3). A feed unit (15) for supplying the vessel with a coolant, is driven by the heat engine.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kerntechnik.The invention is in the field of nuclear technology.

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitssystem für eine Kernre­ aktoranlage, die einen Druckbehälter zur Aufnahme eines Reak­ torkerns aufweist. Die Erfindung bezieht sich gleichfalls auf ein Verfahren zum Betrieb eines Sicherheitssystems für eine Kernreaktoranlage, die einen Druckbehälter zur Aufnahme eines Reaktorkerns aufweist.The invention relates to a security system for a Kernre Actuator system that contains a pressure vessel to hold a reak has core. The invention also relates to a method of operating a security system for a Nuclear reactor plant that holds a pressure vessel Has reactor core.

In bestimmten, äußerst seltenen Störfallsituationen kann bei Leichtwasserreaktoren die Gefahr der Kernschmelze nicht voll­ ständig ausgeschlossen werden. Es besteht deshalb ein Bedarf für Sicherheitssysteme, die ein Durchschmelzen des Reaktor­ druckbehälters entweder verhindern oder ein Durchschmelzen des Reaktordruckbehälters beherrschen.In certain, extremely rare accident situations Light water reactors are not fully at risk of meltdown be constantly excluded. There is therefore a need for security systems that melt the reactor pressure vessel either prevent or melt through of the reactor pressure vessel.

Aus der Europäischen Patentschrift EP 702 835 ist es hierzu bekannt, unterhalb des Reaktordruckbehälters einen Auffangbe­ hälter für aus dem Reaktordruckbehälter austretende Kern­ schmelze vorzusehen. Mit dem Auffangbehälter wird ein weite­ res Ausbreiten der Kernschmelze verhindert. Dieses Sicher­ heitssystem setzt somit die Zerstörung des Reaktordruckbehäl­ ters voraus, die zwangsläufig mit einer Freisetzung von Radi­ onukliden ins Containment der Kernreaktoranlage verbunden ist.It is from the European patent specification EP 702 835 known, a catchment below the reactor pressure vessel Container for the core emerging from the reactor pressure vessel to provide melt. With the collecting container a wide one This prevents the meltdown from spreading. This sure The system therefore destroys the reactor pressure vessel ters ahead, which inevitably leads to the release of radi onuclides connected to the containment of the nuclear reactor plant is.

Zur Vermeidung des Durchschmelzens des Reaktordruckbehälters ist ein Sicherheitssystem bekannt, das ein Druckgefälle zwi­ schen dem Innenraum des Reaktordruckbehälters und der Con­ tainmentatmosphäre nutzt. Dieses Druckgefälle wird zum An­ trieb für eine Pumpe verwendet, die ein Kühlfluid fördert. To avoid melting of the reactor pressure vessel a safety system is known that a pressure drop between rule the interior of the reactor pressure vessel and the Con tainment atmosphere. This pressure drop becomes a reality used for a pump that pumps a cooling fluid.  

Ein derartiges Sicherheitssystem ist unter der Bezeichnung "Injektorsystem" beschrieben in einem Fachartikel von G. Cattadori, L. Galbiati, L. Mazzocchi und P. Vanini: "A single-stage high pressure steam injector for next generation reactors: Test results and analysis", Int. J. Multiphase Flow Vol. 21, No. 4, S. 591 bis 606 (1995).Such a security system is under the name "Injector system" described in a technical article by G. Cattadori, L. Galbiati, L. Mazzocchi and P. Vanini: "A single-stage high pressure steam injector for next generation reactors: Test results and analysis ", Int. J. Multiphase Flow Vol. 21, No. 4, pp. 591 to 606 (1995).

Ein dampfbetriebenes Speisewasserpumpensystem ist in dem Buch von D. Smidt mit dem Titel "Reaktorsicherheitstechnik", Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1979, S. 65f, veröffent­ licht.A steam powered feed water pump system is in the book by D. Smidt with the title "Reactor Safety Technology", Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1979, pp. 65f, published light.

Sicherheitssysteme, die ein Druckgefälle zwischen dem Innen­ raum des Reaktordruckbehälters und der Containment-Atmosphäre nutzen, sind nur in einer Störfallsituation mit einem kleinen Leck und ohne sekundärseitige bzw. primärseitige Druckentla­ stung des Reaktordruckbehälters funktionsfähig. Diese Sicher­ heitssysteme versagen bei einem großen Leck oder bei umfang­ reicher Druckentlastung.Security systems that have a pressure differential between the inside space of the reactor pressure vessel and the containment atmosphere use are only in an accident situation with a small Leak and without secondary or primary pressure discharge of the reactor pressure vessel is functional. This sure Unit systems fail in the event of a large leak or if they are large rich pressure relief.

Das Injektorsystem hat den zusätzlichen Nachteil, daß ein selbsttätiges Anlaufen nicht möglich ist, da ein sehr hoher Dampfdruck und eine niedrige Wassertemperatur erforderlich sind. Das Injektorsystem ist demzufolge nur in einem äußerst eingeschränkten Betriebsbereich einsetzbar.The injector system has the additional disadvantage that a automatic starting is not possible because of a very high Vapor pressure and a low water temperature required are. The injector system is therefore only one in one restricted operating range.

Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, ein Si­ cherheitssystem anzugeben, das auch in einer solchen Stör­ fallsituation zuverlässig funktioniert, in der die genannten, bekannt gewordenen Sicherheitssysteme versagen oder nur unzu­ reichend arbeiten. Insbesondere soll ein Störfall mit einem starken Temperaturanstieg im Reaktordruckbehälter, z. B. ein Durchschmelzen des Reaktordruckbehälters bei einsetzender Kernschmelze, zuverlässiger verhindert werden als bei den be­ kannten Sicherheitssystemen. Zum gleichen Zweck soll auch ein Verfahren zum Betrieb eines Sicherheitssystems angegeben wer­ den. The invention is therefore based on the object, a Si security system to indicate that even in such a sturgeon if the situation works reliably, in which the known security systems fail or only to a limited extent work well. In particular, an accident with a strong temperature rise in the reactor pressure vessel, e.g. B. a Melt the reactor pressure vessel when it starts Meltdown can be prevented more reliably than with the be knew security systems. For the same purpose, a Procedure for operating a security system specified the.  

Bei der Lösung der genannten Aufgabe geht die Erfindung von der grundsätzlichen Erkenntnis aus, ein passives Bespeisungs­ system für den Druckbehälter der Kernreaktoranlage zu schaf­ fen.The invention is based on achieving the stated object the basic knowledge, a passive feeding system for the pressure vessel of the nuclear reactor plant fen.

Die auf ein Sicherheitssystem bezogene Aufgabe wird bei dem Sicherheitssystem der eingangs genannten Art gemäß der Erfin­ dung gelöst durch eine an der Außenoberfläche des Druckbehäl­ ters thermisch ankoppelbare Wärmekraftmaschine und eine von der Wärmekraftmaschine antreibbare Einspeise-Einrichtung zum Einspeisen eines Kühlfluids in den Druckbehälter.The task related to a security system is with the Security system of the type mentioned at the outset according to the Erfin solved by a on the outer surface of the pressure vessel thermally connectable heat engine and one of of the heat engine driven feed device for Feeding a cooling fluid into the pressure vessel.

Das Sicherheitssystem hat eine besonders zuverlässige und da­ mit vorteilhafte Betriebscharakteristik, ist einfach aufbau­ bar und arbeitet in allen denkbaren Störfallsituationen zu­ verlässig, ohne daß hierzu elektrische Hilfsenergie benötigt würde. Es wird zum Antrieb der Einspeise-Einrichtung das Tem­ peraturgefälle zwischen dem Innenraum des Druckbehälters und der Containment-Atmosphäre ausgenutzt. Ein entsprechendes Temperaturgefälle liegt bei allen bekannten Kernschmelz-Stör­ fallszenarien vor, so daß ein darauf basierendes Sicherheits­ system besonders zuverlässig arbeitet.The security system has a particularly reliable and there with advantageous operating characteristics, is easy to set up bar and works in all conceivable accident situations reliable, without the need for auxiliary electrical energy would. The tem temperature gradient between the interior of the pressure vessel and exploited the containment atmosphere. A corresponding one There is a temperature gradient in all known meltdown sturgeons case scenarios, so that a security based on it system works particularly reliably.

Dem Sicherheitssystem liegt die weitere Erkenntnis zugrunde, daß eine gewisse Menge an Kühlfluid in der Bodenkalotte des Druckbehälters ausreicht, um bei einem Kernschmelzunfall das Durchschmelzen des Druckbehälters wirksam zu verhindern. Dies wird bestätigt durch eine Analyse eines Störfalls im amerika­ nischen Kernkraftwerk Three-Miles-Island-II im Jahre 1979. (Siehe z. B. J. Rempe, L. Stickler, S. Chàvez, G. Thinnes, R. Witt, M. Corradini "Margin-to Failure Calculations for the TMI-2 Vessel", Nuclear Safety, Vol. 35, No. 2, S. 313 bis 327, July-December 1994.)The security system is based on further knowledge, that a certain amount of cooling fluid in the bottom cap of the Pressure vessel is sufficient to the in the event of a core meltdown To effectively prevent melting of the pressure vessel. This is confirmed by an accident analysis in America African nuclear power plant Three-Miles-Island-II in 1979. (See e.g. J. Rempe, L. Stickler, S. Chàvez, G. Thinnes, R. Witt, M. Corradini "Margin-to Failure Calculations for the TMI-2 Vessel ", Nuclear Safety, Vol. 35, No. 2, pp. 313 to 327, July-December 1994.)

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Sicherheitssystems weist die Wärmekraftmaschine zur thermischen Ankopplung ein Wärmeleitelement auf, das bevorzugt an die Form der Außen­ oberfläche anpaßbar ist. Dadurch wird ein besonders guter Wärmeübergang von der Druckbehälterwand auf die Wärmekraftma­ schine erreicht.According to an advantageous embodiment of the security system instructs the heat engine for thermal coupling Thermally conductive element, which prefers the shape of the outside  surface is customizable. This makes it a particularly good one Heat transfer from the pressure vessel wall to the thermal power measure seems reached.

Das Wärmeleitelement steht z. B. entweder im direkten Kontakt zur Außenoberfläche oder ist mit einem weichen, hochwärme­ leitfähigen Material beschichtet. Das Wärmeleitelement kann durch eine Feder vorgespannt sein und/oder wird durch unter­ schiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten des Druckbe­ hälters und des Wärmeleitelementes an die Außenoberfläche an­ gepreßt.The heat conducting element is e.g. B. either in direct contact to the outside surface or with a soft, high heat conductive material coated. The heat-conducting element can be biased by a spring and / or by under different coefficients of thermal expansion of the Druckbe holder and the heat-conducting element on the outer surface pressed.

Das Wärmeleitelement kann z. B. auch wärmeleitende Abstands­ halter aufweisen. Es kann als ringförmig an der Außenoberflä­ che des Druckbehälters anliegender Wärmetauscher (vergleichbar mit einem Rohrwärmetauscher) ausgebildet sein und eine plane äußere Oberfläche aufweisen.The heat-conducting element can, for. B. also thermally conductive distance have holder. It can be ring-shaped on the outer surface surface of the pressure vessel adjacent heat exchanger (comparable to a tubular heat exchanger) and have a flat outer surface.

Die Wärmekraftmaschine umfaßt bevorzugt eine an der Außen­ oberfläche des Druckbehälters thermisch ankoppelbare Einrich­ tung zum Expandieren eines Arbeitsmediums.The heat engine preferably comprises one on the outside Surface of the pressure vessel, thermally connectable device device for expanding a working medium.

Die Einrichtung ist insbesondere ein an der Außenoberfläche des Druckbehälters thermisch ankoppelbarer Verdampfer zum Verdampfen des Arbeitsmediums.The device is particularly one on the outside surface of the pressure vessel thermally connectable evaporator for Evaporation of the working medium.

Weiterhin umfaßt die Wärmekraftmaschine bevorzugt eine vom expandierenden Arbeitsmedium antreibbare Kraftmaschine.Furthermore, the heat engine preferably comprises one of expanding working medium driven engine.

Die Kraftmaschine bildet dann zusammen mit der Einrichtung zum Expandieren die Wärmekraftmaschine.The engine then forms together with the device to expand the heat engine.

Die Kraftmaschine ist beispielsweise eine Dampfturbine, eine Kolbenmaschine und/oder eine Membran-, Drehkolben- oder Ex­ truder-Entspannungseinheit. The engine is, for example, a steam turbine, one Piston machine and / or a membrane, rotary piston or Ex truder relaxation unit.  

Nach einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Sicherheits­ systems umfaßt die Einspeise-Einrichtung eine von der Wärme­ kraftmaschine antreibbare Pumpe zum Fördern des Kühlfluids. Die Pumpe hat den Vorteil, daß auch eine sehr große Menge an Kühlfluid schnell gefördert werden kann.According to another preferred embodiment of the security systems, the feed device includes one of the heat Motor driven pump for conveying the cooling fluid. The pump has the advantage that a very large amount of Cooling fluid can be pumped quickly.

Die Pumpe ist z. B. eine Membranpumpe, eine Kolbenpumpe, eine Drehkolbenpumpe, eine Extruderpumpe oder eine Kreiselpumpe.The pump is e.g. B. a diaphragm pump, a piston pump, a Rotary lobe pump, an extruder pump or a centrifugal pump.

Die Pumpe kann mechanisch, pneumatisch und/oder hydraulisch antreibbar sein.The pump can be mechanical, pneumatic and / or hydraulic be drivable.

Im Fall eines pneumatischen Antriebs wird die Pumpe bevorzugt durch eine mit einem Arbeitsgas beaufschlagte Gas-Entspan­ nungseinheit angetrieben.In the case of a pneumatic drive, the pump is preferred by means of a gas expansion which is charged with a working gas unit driven.

Im Falle eines hydraulischen Antriebs wird die Pumpe unter Einsatz einer Hydraulikflüssigkeit durch eine Hydraulikpumpe betrieben.In the case of a hydraulic drive, the pump is under Use of a hydraulic fluid by a hydraulic pump operated.

Zum Antrieb einer der Pumpen ist z. B. ein Pleuel, eine Welle und/oder ein Getriebe vorhanden.To drive one of the pumps is e.g. B. a connecting rod, a shaft and / or a gearbox available.

Die Pumpe und die Kraftmaschine können als bauliche Einheit ausgeführt sein.The pump and the engine can be a structural unit be executed.

Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung des Sicherheits­ systems umfaßt die Einspeise-Einrichtung einen Vorratsbehäl­ ter für das Kühlfluid.According to another preferred development of security systems, the feed device includes a storage container ter for the cooling fluid.

Ebenfalls bevorzugt umfaßt die Einspeise-Einrichtung eine Speiseleitung, die die Druckseite der Pumpe mit dem Innenraum des Druckbehälters verbindet. Die Speiseleitung mündet z. B. im Deckel des Druckbehälters oder an einem Einspeisestutzen des Primärkreislaufs. The feed device also preferably comprises one Feed line, the pressure side of the pump with the interior of the pressure vessel connects. The feed line opens z. B. in the lid of the pressure vessel or on an inlet connection of the primary circuit.  

Die Speiseleitung steht bevorzugt mit dem oberen Bereich des Druckbehälters in Verbindung. Ausgehend vom oberen Bereich ist der gesamte Innenraum des Druckbehälters auf einfache Weise mit dem Kühlfluid benetzbar.The feed line is preferably at the top of the Pressure vessel in connection. Starting from the top area the entire interior of the pressure vessel is simple Way wettable with the cooling fluid.

Bevorzugt ist das Sicherheitssystem weitergebildet, indem die Pumpe druckseitig über eine Verdampfer-Bespeisungsleitung mit dem Verdampfer in Verbindung steht. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß zum Bespeisen des Verdampfers keine gesonderte Pumpe erforderlich ist.The security system is preferably developed by the Pump on the pressure side via an evaporator feed line communicates with the evaporator. Hence the Advantage that no separate for feeding the evaporator Pump is required.

Die Verdampfer-Bespeisungsleitung kann einen Verdampfer-Vor­ ratsbehälter aufweisen. In diesem kann eine Mindestmenge an Verdampferfluid für den Verdampfer vorgehalten werden, so daß der Verdampfer stets ausreichend bespeist wird.The evaporator feed line can be an evaporator pre have a container. In this can be a minimum amount Evaporator fluid are available for the evaporator so that the evaporator is always adequately supplied.

Mit Vorteil ist die Durchflußrate in der Verdampfer-Bespei­ sungsleitung verdampferdruckabhängig einstellbar. Hierzu kann ein Stellglied vorhanden sein.The flow rate in the evaporator is advantageous line can be set depending on the evaporator pressure. This can there is an actuator.

Durch diese Einstellbarkeit der Durchflußrate wird die Zuver­ lässigkeit des Betriebs des Verdampfers weiter gesteigert.Through this adjustability of the flow rate, the zuver Evenness of operation of the evaporator further increased.

Mit diesem Stellglied oder mit einem anderen Stellglied ist vorzugsweise und in vorteilhafter Weise auch die Durchfluß­ rate in der Speiseleitung verdampferdruckabhängig einstell­ bar.With this actuator or with another actuator preferably and advantageously also the flow rate in the feed line depending on the evaporator pressure bar.

Die auf ein Verfahren bezogene Aufgabe wird bei einem Verfah­ ren der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Störfall mit Temperaturanstieg
The task related to a method is achieved in a procedural ren of the type mentioned according to the invention in that in the event of an accident with temperature rise

• a) ein Kühlfluid in den Druckbehälter eingespeist unda) a cooling fluid is fed into the pressure vessel and
• b) Strömungsenergie für das Kühlfluid aus der Wärme gewonnen wird, die an der Außenoberfläche des Druckbehälters abge­ geben wird.b) flow energy for the cooling fluid obtained from the heat is abge on the outer surface of the pressure vessel will give.

Mit diesem Verfahren ist bevorzugt das Sicherheistsystem nach der Erfindung betreibbar. Das Verfahren weist die gleichen Vorteile wie das Sicherheitssystem auf.With this method, the security system is preferred operable of the invention. The procedure shows the same Advantages like the security system.

Bevorzugt wird das Kühlfluid im Normalbetrieb der Kernreak­ toranlage unabhängig vom Primärkreislauf-Fluid verwendet. Beispielsweise ist neben dem Primärkreislauf-Fluid eine ge­ sonderte Menge an Kühlfluid vorhanden. Das Kühlfluid ist wie das Primärkreislauf-Fluid beispielsweise Wasser.The cooling fluid is preferably the core crack during normal operation gate system used regardless of the primary circuit fluid. For example, in addition to the primary circuit fluid is a ge special amount of cooling fluid available. The cooling fluid is like the primary circuit fluid, for example water.

Die an der Außenoberfläche des Druckbehälters abgegebene Wärme wird in einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zum Expandieren, insbesondere zum Verdampfen, eines Arbeits­ mediums verwendet.The one released on the outer surface of the pressure vessel In a preferred embodiment of the method, heat is generated for expanding, especially for vaporizing, work mediums used.

Das Arbeitsmedium ist hierbei wie auch bei dem Sicherheitssy­ stem nach der Erfindung beispielsweise Wasser.The working medium is like the security system stem according to the invention, for example water.

Beispielsweise wird mit dem expandierenden Arbeitsmedium eine Kraftmaschine angetrieben.For example, with the expanding working medium Engine powered.

Von der Kraftmaschine erzeugte mechanische Energie wird nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens in Strömungsenergie für das Kühlfluid umgewandelt.Mechanical energy generated by the engine is reduced another advantageous embodiment of the method in Flow energy converted for the cooling fluid.

Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt optional eine Start­ phase, in der ausgehend von einem zum Verdampfen des Arbeits­ mediums vorgesehenen, aber noch nicht mit Arbeitsmedium be­ füllten Verdampfer ein Anlaufen der Pumpe erreicht wird. Hierzu kann beispielsweise zum Anlaufen der Kraftmaschine für eine kurze Zeitspanne Dampf aus dem Primärkreislauf der Kern­ reaktoranlage entnommen werden, sofern (noch) eine Druckdif­ ferenz zwischen dem Innenraum des Druckbehälters und der Con­ tainment-Atmosphäre besteht.The method according to the invention optionally comprises a start phase, starting from one to evaporate the work provided, but not yet with working medium filled evaporator a start of the pump is reached. This can be done, for example, for starting the engine a short period of steam from the primary circuit of the core reactor system are removed, if (still) a pressure difference reference between the interior of the pressure vessel and the Con tainment atmosphere exists.

Nach einer bevorzugten Variante ist alternativ hierzu ein Energiespeicher vorhanden, der die Kraftmaschine und somit die Pumpe kurzzeitig mit mechanischer Energie versorgt, bis ausreichend Arbeitsmedium in den Verdampfer gefördert ist. Der Energiespeicher kann ein Gasdruckbehälter (Druckluftbe­ hälter) oder ein Hydraulikdruckbehälter, insbesondere mit Gaspolster, sein.According to a preferred variant, an is alternatively Energy storage available to the engine and thus the pump is briefly supplied with mechanical energy until  sufficient working medium is pumped into the evaporator. The energy store can be a gas pressure container (compressed air container) or a hydraulic pressure container, especially with Gas cushion.

Die letztgenannte Variante mit dem Energiespeicher arbeitet in vorteilhafter Weise unabhängig davon, ob noch eine Druck­ differenz zwischen dem Innenraum des Druckbehälters und der Containment-Atmosphäre besteht.The latter variant works with the energy storage advantageously regardless of whether there is still a pressure difference between the interior of the pressure vessel and the Containment atmosphere.

Ein Ausführungsbeispiel eines Sicherheitssystems nach der Er­ findung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment of a security system according to the Er invention is shown schematically in the drawing.

Die Zeichnung zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Kernre­ aktoranlage mit einem Druckbehälter 3, der aus einem unteren Hohlteil 5 mit einer Bodenkalotte 6 sowie aus einem Deckel 7 gebildet ist. Im Inneren des Hohlteils 5 ist ein Reaktorkern 8 angeordnet. In den Innenraum des Druckbehälters 3 fließt über einen kaltseitigen Einspeisestutzen 11 Primärkreislauf- Fluid W zu. Über einen heißseitigen Einspeisestutzen 9 tritt im Normalbetrieb das Primärkreislauf-Fluid W wieder aus.The drawing shows a generally designated 1 Kernre aktoranlage comprising a pressure vessel 3 which is formed of a lower hollow part 5 having a bottom spherical cap 6 and a cover. 7 A reactor core 8 is arranged in the interior of the hollow part 5 . Primary circuit fluid W flows into the interior of the pressure vessel 3 via a cold-side feed connector 11 . In normal operation, the primary circuit fluid W emerges again via a hot-sided feed connector 9 .

Erfindungsgemäß weist die Kernreaktoranlage 1 ein Sicher­ heitssystem auf, das eine Wärmekraftmaschine 13 sowie eine Einspeise-Einrichtung 15 umfaßt.According to the invention, the nuclear reactor plant 1 has a safety system which comprises a heat engine 13 and a feed device 15 .

An der Außenoberfläche 21, speziell an der Mantelfläche 23 des Druckbehälters 3 ist ein Verdampfer 25 thermisch angekop­ pelt. Der Verdampfer 25 wird über eine Verdampfer-Bespei­ sungsleitung 27 mit Verdampferfluid V (Wasser) versorgt. Die Verdampfer-Bespeisungsleitung 27 weist eine Rückflußsiche­ rungseinrichtung 29 auf. Das Verdampferfluid V dient als Ar­ beitsmedium A für den Verdampfer 25.On the outer surface 21 , specifically on the outer surface 23 of the pressure vessel 3 , an evaporator 25 is thermally coupled. The evaporator 25 is supplied via an evaporator feed line 27 with evaporator fluid V (water). The evaporator feed line 27 has a backflow protection device 29 . The evaporator fluid V serves as working medium A for the evaporator 25 .

Der Verdampfer 25 ist mit Befestigungselementen 31 am Druck­ behälter 3 befestigt. Der Verdampfer 25 kann im Normalbetrieb entleert und damit drucklos gehalten werden. Er ist abnehmbar bzw. absenkbar, um gegebenenfalls Service- oder Inspektions­ arbeiten nicht zu behindern. Er steht über ein Wärmeleitele­ ment 33 in direktem thermischem Kontakt zur Außenoberfläche 21 des Druckbehälters 3. Das Wärmeleitelement 33 besteht aus einem weichen, hochwärmeleitfähigen Material.The evaporator 25 is fastened with fasteners 31 to the pressure container 3 . The evaporator 25 can be emptied in normal operation and thus kept depressurized. It can be removed or lowered so as not to impede service or inspection work. It is in direct thermal contact with the outer surface 21 of the pressure vessel 3 via a heat-conducting element 33 . The heat-conducting element 33 consists of a soft, highly heat-conductive material.

Vom Verdampfer 25 gelangt das verdampfte Arbeitsmedium A über eine Dampfleitung 41 zur einer Kraftmaschine 43. Die Kraftma­ schine 43 ist von dem Arbeitsmedium A angetrieben und treibt ihrerseits über eine Welle 45 eine Pumpe 47 an.The evaporated working medium A passes from the evaporator 25 via a steam line 41 to an engine 43 . The Kraftma machine 43 is driven by the working medium A and in turn drives a pump 47 via a shaft 45 .

Anstelle des mechanischen Antriebs mit der Welle 45 kann die Kraft von der Kraftmaschine 43 auf die Pumpe 47 auch pneuma­ tisch oder hydraulisch übertragen werden.Instead of the mechanical drive with the shaft 45 , the force from the engine 43 to the pump 47 can also be transmitted pneumatically or hydraulically.

Im Fall einer pneumatischen Übertragung betreibt die Kraftma­ schine 43 eine (nicht gezeichnete) Gasverdichtereinheit, wo­ bei ein darin verdichtetes Arbeitsgas in einem (nicht ge­ zeichneten) Gasdruckbehälter gesammelt wird. Dieses Arbeits­ gas steht dann über eine (nicht gezeichnete) Gasentspannungs­ einheit zum Antrieb der Pumpe 47 zur Verfügung.In the case of a pneumatic transmission, the engine 43 operates a gas compressor unit (not shown), where a working gas compressed therein is collected in a gas pressure container (not shown). This working gas is then available via a (not shown) gas expansion unit for driving the pump 47 .

Im Falle einer hydraulischen Übertragung betreibt die Kraft­ maschine 43 eine (nicht gezeichnete) Hydraulikpumpe, die eine Hydraulikflüssigkeit in einen mit einem Gaspolster beauf­ schlagten (nicht gezeichneten) Hydraulikdruckbehälter ein­ speist. Die dort eingespeiste Hydraulikflüssigkeit steht zum Antrieb der Pumpe 47 zur Verfügung.In the case of a hydraulic transmission, the engine 43 operates a (not shown) hydraulic pump that feeds a hydraulic fluid into a pressurized (not shown) hydraulic pressure container with a gas cushion. The hydraulic fluid fed in there is available to drive the pump 47 .

Die in dem Gasdruckbehälter oder in dem Hydraulikdruckbehäl­ ter gespeicherte Energie kann auch als Hilfsenergie für di­ verse Steuerungselemente oder Stellglieder des Sicherheitssy­ stems verwendet werden.Those in the gas pressure vessel or in the hydraulic pressure vessel The stored energy can also be used as auxiliary energy for di various control elements or actuators of the safety system stems can be used.

Die Pumpe 47 saugt über eine Saugleitung 49 Kühlfluid K aus einem Vorratsbehälter 51 an. Druckseitig fördert die Pumpe 47 das Kühlfluid K über eine Speiseleitung 53 zum Deckel 7 des Druckbehälters 3, wo es in dessen Innenraum eingespeist wird. Das eingespeiste Kühlfluid K dient dazu, im Inneren des Druckbehälters 3 wenigstens im Bereich der Bodenkalotte 6 ei­ nen gewissen Flüssigkeitspegel zur Kühlung eines gegebenen­ falls aufgeschmolzenen Teiles des Reaktorkerns 8 aufrechtzu­ erhalten.The pump 47 draws cooling fluid K from a reservoir 51 via a suction line 49 . On the pressure side, the pump 47 conveys the cooling fluid K via a feed line 53 to the cover 7 of the pressure vessel 3 , where it is fed into the interior thereof. The fed cooling fluid K is used to maintain a certain liquid level inside the pressure vessel 3 at least in the area of the bottom cap 6 for cooling a melted part of the reactor core 8 , if any.

Die druckfeste Speiseleitung 53 kann im Normalbetrieb druck­ fest abgesperrt sein. Die Entriegelung erfolgt dann über ein Reaktorschutzsystem und/oder passiv über das Öffnen eines pneumatisch oder hydraulisch angesteuerten Absperrventils 54.The pressure-resistant feed line 53 can be shut off under pressure in normal operation. Unlocking then takes place via a reactor protection system and / or passively by opening a pneumatically or hydraulically controlled shut-off valve 54 .

Die Speiseleitung 53 weist als Stellglied ein Dreiwegeventil 55 auf, von dem die Verdampfer-Bespeisungsleitung 27 ab­ zweigt. Das Dreiwegeventil 55 wird durch den vom Verdampfer 25 ausgangsseitig erzeugten Verdampferdruck p derart gesteu­ ert, daß bei zu geringem Verdampferdruck p die Durchflußrate durch die Verdampfer-Bespeisungsleitung 27 erhöht (Vorrangschaltung für die Verdampfer-Bespeisungsleitung 27) und die Durchflußrate durch die Speiseleitung 53 entsprechend vermindert wird. Das dem Verdampfer 25 zugeführte Verdampfer­ fluid V wird also aus einem Teil des vom Vorratsbehälter 51 entnommenen Kühlfluides K gewonnen. Zum Messen des Verdamp­ ferdrucks p ist ein Drucksensor 57 vorhanden.The feed line 53 has a three-way valve 55 as an actuator, from which the evaporator feed line 27 branches off. The three-way valve 55 is controlled by the evaporator pressure p generated on the output side by the evaporator 25 such that, if the evaporator pressure p is too low, the flow rate through the evaporator feed line 27 is increased (priority circuit for the evaporator feed line 27 ) and the flow rate through the feed line 53 is reduced accordingly becomes. The evaporator fluid V supplied to the evaporator 25 is thus obtained from part of the cooling fluid K removed from the reservoir 51 . A pressure sensor 57 is provided for measuring the evaporator pressure p.

Das im Verdampfer 25 verdampfte Arbeitsmedium A expandiert unter Abgabe von mechanischer Arbeit in der Kraftmaschine 43, die zum Austreten des Arbeitsmediums A eine Abblaseleitung 61 aufweist. Die Abblaseleitung 61 mündet entweder direkt im Vorratsbehälter 51 oder in einem gesonderten Kondensatauf­ fangbecken 62.The working medium A evaporated in the evaporator 25 expands to give mechanical work in the engine 43 , which has a blow-off line 61 for the exit of the working medium A. The blow-off line 61 opens either directly in the reservoir 51 or in a separate condensate catch basin 62 .

Optional ist der Kraftmaschine 43 ein gesonderter (nicht ein­ gezeichneter) Kondensator und/oder ein (nicht eingezeichne­ ter) gesonderter Kühler nachgeschaltet. Über die Abblaselei­ tung 61 kann das in der Kraftmaschine 43 kondensierte Ar­ beitsmedium A auch direkt ins Reaktor-Containment abgeblasen werden und in diesem Falle kann der Vorratsbehälter 51 auch durch einen Pumpensumpf im Bodenbereich des Reaktor-Contain­ ments gebildet sein.Optionally, the engine 43 is followed by a separate (not shown) condenser and / or a (not shown) separate cooler. Via the blow-off device 61 , the working medium A condensed in the engine 43 can also be blown off directly into the reactor containment and in this case the reservoir 51 can also be formed by a pump sump in the bottom region of the reactor containment.

Die Verdampfer-Bespeisungsleitung 27 weist als Puffer für Verdampferfluid V einen Verdampfer-Vorratsbehälter 63 auf.The evaporator feed line 27 has an evaporator reservoir 63 as a buffer for evaporator fluid V.

Zum Anlaufen der Kraftmaschine 43 bei noch leerem Verdampfer 25 ist ein als Druckbehälter ausgeführter Energiespeicher 65 vorhanden, der die Kraftmaschine 43 solange mit Energie ver­ sorgt, bis über die Pumpe 47 und die Verdampfer-Bespeisungs­ leitung 27 ausreichend Verdampferfluid V für den Verdampfer 25 zur Verfügung steht.To start the engine 43 when the evaporator 25 is still empty, there is an energy store 65 designed as a pressure vessel, which provides the engine 43 with energy until the pump 47 and the evaporator feed line 27 provide sufficient evaporator fluid V for the evaporator 25 stands.

Der Energiespeicher 65 kann mit dem oben genannten Gasdruck­ behälter bzw. Hydraulikdruckbehälter identisch sein.The energy store 65 can be identical to the above-mentioned gas pressure container or hydraulic pressure container.

Claims (17)

1. Sicherheitssystem für eine Kernreaktoranlage (1), die ei­ nen Druckbehälter (3) zur Aufnahme eines Reaktorkerns (8) aufweist, gekennzeichnet durch

• a) eine an der Außenoberfläche (21) des Druckbehälters (3) thermisch ankoppelbare Wärmekraftmaschine (13) und
• b) eine von der Wärmekraftmaschine (13) antreibbare Ein­ speise-Einrichtung (15) zum Einspeisen eines Kühlfluids (K) in den Druckbehälter (3).

1. Safety system for a nuclear reactor plant ( 1 ), the egg NEN pressure vessel ( 3 ) for receiving a reactor core ( 8 ), characterized by

• a) on the outer surface ( 21 ) of the pressure vessel ( 3 ) thermally coupled heat engine ( 13 ) and
• b) a feed device ( 15 ) which can be driven by the heat engine ( 13 ) for feeding a cooling fluid (K) into the pressure vessel ( 3 ).

2. Sicherheitssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ kraftmaschine (13) zur thermischen Ankopplung ein Wärmeleit­ element (33) aufweist, das bevorzugt an die Form der Außen­ oberfläche (21) anpaßbar ist.2. Security system according to claim 1, characterized in that the heat engine ( 13 ) for thermal coupling has a heat-conducting element ( 33 ) which is preferably adaptable to the shape of the outer surface ( 21 ). 3. Sicherheitssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ kraftmaschine (13) eine an der Außenoberfläche (21) des Druckbehälters (3) thermisch ankoppelbare Einrichtung zum Ex­ pandieren eines Arbeitsmediums (A) umfaßt.3. Security system according to claim 1 or 2, characterized in that the heat engine ( 13 ) on the outer surface ( 21 ) of the pressure vessel ( 3 ) thermally coupled device for Ex pandieren a working medium (A). 4. Sicherheitssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtung ein an der Außenoberfläche (21) des Druckbehälters (3) thermisch ankoppelbarer Verdampfer (25) zum Verdampfen des Arbeitsmediums (A) ist.4. Safety system according to claim 3, characterized in that the one direction is an on the outer surface ( 21 ) of the pressure vessel ( 3 ) thermally connectable evaporator ( 25 ) for evaporating the working medium (A). 5. Sicherheitssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme­ kraftmaschine (13) eine vom expandierenden Arbeitsmedium (A) antreibbare Kraftmaschine (43) umfaßt. 5. Safety system according to claim 3 or 4, characterized in that the heat engine ( 13 ) comprises an engine ( 43 ) which can be driven by the expanding working medium (A). 6. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ speise-Einrichtung (15) eine von der Wärmekraftmaschine (13) antreibbare Pumpe (47) zum Fördern des Kühlfluids (K) umfaßt.6. Security system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the one feed device ( 15 ) comprises a pump ( 47 ) which can be driven by the heat engine ( 13 ) for conveying the cooling fluid (K). 7. Sicherheitssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ speise-Einrichtung (15) einen Vorratsbehälter (51) für das Kühlfluid (K) umfaßt.7. Security system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the one feed device ( 15 ) comprises a reservoir ( 51 ) for the cooling fluid (K). 8. Sicherheitssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ speise-Einrichtung (15) eine Speiseleitung (53) umfaßt, die die Druckseite der Pumpe (47) mit dem Innenraum des Druckbe­ hälters (3) verbindet.8. Security system according to claim 6 or 7, characterized in that a feed device ( 15 ) comprises a feed line ( 53 ) which connects the pressure side of the pump ( 47 ) to the interior of the pressure vessel ( 3 ). 9. Sicherheitssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speise­ leitung (53) mit dem oberen Bereich des Druckbehälters (3) in Verbindung steht.9. Security system according to claim 8, characterized in that the feed line ( 53 ) with the upper region of the pressure vessel ( 3 ) is in communication. 10. Sicherheitssystem nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch ein Stellglied (55), mit dem die Durchflußrate in der Speiseleitung (53) verdamp­ ferdruckabhängig einstellbar ist.10. Security system according to claim 8 or 9, characterized by an actuator ( 55 ) with which the flow rate in the feed line ( 53 ) can be adjusted depending on the evaporator pressure. 11. Sicherheitssystem nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (47) druckseitig über eine Verdampfer-Bespeisungsleitung (27) mit dem Verdampfer (25) in Verbindung steht.11. Security system according to claim 4 or one of claims 6 to 9, characterized in that the pump ( 47 ) on the pressure side via an evaporator feed line ( 27 ) is connected to the evaporator ( 25 ). 12. Sicherheitssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ flußrate in der Verdampfer-Bespeisungsleitung (27) verdamp­ ferdruckabhängig einstellbar ist. 12. Security system according to claim 11, characterized in that the flow rate in the evaporator feed line ( 27 ) evaporator is adjustable depending on the pressure. 13. Verfahren zum Betrieb eines Sicherheitssystems für eine Kernreaktoranlage (1), die einen Druckbehälter (3) zur Auf­ nahme eines Reaktorkerns (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Störfall mit Temperaturanstieg

• a) ein Kühlfluid (K) in den Druckbehälter (3) eingespeist und
• b) Strömungsenergie für das Kühlfluid (K) aus der Wärme ge­ wonnen wird, die an der Außenoberfläche (21) des Druckbe­ hälters (3) abgegeben wird.

13. A method for operating a safety system for a nuclear reactor system ( 1 ), which has a pressure vessel ( 3 ) for taking on a reactor core ( 8 ), characterized in that in the event of an accident with a rise in temperature

• a) a cooling fluid (K) fed into the pressure vessel ( 3 ) and
• b) flow energy for the cooling fluid (K) from the heat ge, which is emitted on the outer surface ( 21 ) of the pressure vessel ( 3 ).

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl­ fluid (K) im Normalbetrieb der Kernreaktoranlage (1) unabhän­ gig vom Primärkreislauf-Fluid (W) verwendet wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the cooling fluid (K) in normal operation of the nuclear reactor system ( 1 ) is used independently of the primary circuit fluid (W). 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Außenoberfläche (21) des Druckbehälters (3) abgegebene Wärme zum Expandieren, insbesondere zum Verdampfen, eines Arbeits­ mediums (A) verwendet wird.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the heat emitted on the outer surface ( 21 ) of the pressure vessel ( 3 ) for expanding, in particular for evaporation, a working medium (A) is used. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem ex­ pandierenden Arbeitsmedium (A) eine Kraftmaschine (43) ange­ trieben wird.16. The method according to claim 15, characterized in that with the ex pandierendem working medium (A) an engine ( 43 ) is driven. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß von der Kraftmaschine (43) erzeugte mechanische Energie in Strömungs­ energie für das Kühlfluid (K) umgewandelt wird.17. The method according to claim 16, characterized in that mechanical energy generated by the engine ( 43 ) is converted into flow energy for the cooling fluid (K).