DE2651313C3 - Verfahren zur Verringerung des 131-Jodgehalts im Kühlwasser eines Druckwasserreaktors - Google Patents
Verfahren zur Verringerung des 131-Jodgehalts im Kühlwasser eines DruckwasserreaktorsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung des durch Brennstabhülldefekte hervorgerufenen
131-)odgehalts im Kühlwasser eines abge- r> schalteten Druckwasserreaktors, dessen Brennelemente
aus einer Vielzahl metallumhüllter Brennstäbe bestehen und dessen Kühlmittelkreislauf mit einer Spaltproduktreinigungsanlage
versehen ist. Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 39 40 311 bekannt; dem der w
Kühlmittelkreislauf des dort beschriebenen Druckwasserreaktors enthält eine Anlage, durch die Spaltprodukte,
wie etwa 131-Jod, aus dem Kühlwasser entfernt werden.
Brennstäbe enthalten den Kernbrennstoff in der r. Regel in Form von UCVTabletten. Die bei der
Kernspaltung während des Reaktorbetriebes erzeugten Spaltprodukte bleiben zum großen Teil an ihrem
EntstPhungsort innerhalb der UC>2-Tabletten. Durch
Diffusionsvorgänge gelingt es jedoch einigen dieser in
Spaltprodukte, die Kernbrennstofftabletten zu verlassen. Die Spaltedelgase sammeln sich dann im sogenannten
Spaltgasplenum der Brennstäbe, die übrigen Spaltprodukte, wie z. B. Jod- und Cäsiumnuklide, lagern
sich zwischen der Brennstofftablettensäule und der v> Innenseite des Hüllrohres ab. Solange die Integrität der
Hüllrohre gewahrt bleibt, kann keines dieser Spaltprodukte in das Kühlmittel übertreten. Die im Kühlmittel
trotzdem meßbare geringe Spaltproduktkonzentration von in der Regel iil.lO-4 μ Ci/ml stammt hauptsächlich mi
von fertigungsbedingten Uranverunreinigungen der Brennelementoberflächen. Treten jedoch Hüllrohrdefekte
auf, so steigt die Spaltproduktkonzentration im Kühlmittel sehr deutlich über den genannten Wert an.
Da das Kühlwasser des Reaktors ständig auch über eine b > Reinigungsanlage umgewälzt wird, die für die Entfernung
radioaktiver Verunreinigungen zu sorgen hat, stellt sich ein Gleichgewichtszustand bezüglich des
Gehaltes von radioaktiven Spaltprodukten im Kühlwasser ein, der von der Zahl der defekten Brennsiäbe
abhängt Die Praxis hat nun gezeigt, daß die Konzentrationen dieser radioaktiven Spaltprodukte im
Kühlwasser eines Reaktors nach dessen Abschaltung sehr rasch bis zu einem Höchstwert ansteigt, der
durchaus das Hundertfache des Gleichgewichtswertes betragen kann. Wenn z. B. das Abschalten des
Kernreaktors erfolgt, um anschließend Brennelemente umzuwechseln oder auszutauschen, so muß dazu der
Deckel des Reaktordruckgefäßes geöffnet werden. Dies ist aber wegen der Radiotoxizität des Jods nur zu'ässig,
wenn die Jodaktivität des Kühlmittels bestimmte Werte, in der Regel 0,1 Ci/m3, unterschreitet Dies bedeutet, daß
erst der erwähnte Spitzenwert der Jodaktivität über die Reinigungsanlage abgebaut werden muß, ehe der
Deckel geöffnet werden kann. Je nach Auslegung der Reinigungsanlage und der Größe der Brennstabschäden
kann dieser Vorgang viele Stunden oder sogar Tage beanspruchen.
Es stellte sich daher die Aufgabe, die Wartezeit zwischen dem Abschalten des Reaktors und der
Möglichkeit zum Öffnen des Reaktordeckels zu verkürzen, ohne die Reinigungsanlage zu vergrößern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einem Abschaltverfahren, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß bereits bis zu einigen Tagen vor dem geplanten Abschalten die Reaktorleistung für einige
Stunden bis zur Kondensation des Kühlmittels in den defekten Brennstäben herabgesetzt wird und daß
anschließend die Reaktorleistung wieder auf ihren normalen Betriebswert erhöht wird, bei dem das
Kühlmittel in den defekten Brennstäben wieder in dampfförmiger Gestalt vorliegt.
Es wurde nämlich gefunden, daß ein Anstieg der Jodkonzentration bereits dann auftritt, wenn die
Reaktorleistung stark herabgesetzt wird. Die Erklärung für diesen Befund liegt darin, daß im Falle eines defekten
Brennstabes das Kühlmittel während des normalen Leistungsbetriebes nur in dampfförmiger Gestalt
innerhalb des Brennstabhüllrohres auftreten kann, dagegen bei einer starken Leistungsherabsetzung darin
kondensiert, also in flüssiger Form vorliegt und damit in der Lage ist, die wasserlöslichen Jodnuklide aufzunehmen
und durch die Defektstelle in das umgebende Kühlwasser auszuschwemmen. Mit Erreichen des
Maximums der Jodkonzentration ist dieser Ausschwemmvorgang praktisch beendet, so daß nunmehr
die Reinigungsanlage des Kühlmittelkreislaufes zur Wirkung kommt und die radioaktiven Spaltprodukte
kontinuierlich aus dem Kühlmittel wieder entfernt. Diese Kühlmittelreinigung wird fortgesetzt, auch wenn
nach einiger Zeit die Reaktorleistung wieder auf ihren normalen Betriebswert erhöht wird. Wenn nach
Erreichen der ursprünglichen Gleichgewichtskonzentration der Spaltprodukte im Kühlmittel die Reaktorleistung
wieder kurzzeitig herabgesetzt wird, tritt wiederum ein Anstieg der Jodkonzentration auf, der
jedoch schon wesentlich geringere Werte als der erste Anstieg zeigt. Je nach Verteilung der defekten
Brennstäbe im Reaktorkern ist es auch möglich, daß ein solcher Anstieg praktisch nicht mehr zu beobachten ist.
Ersteres ist damit zu erklären, daß durch das erneute Aufheizen der Brennstäbe und das anschließende
Abkühlen und das damit verbundene Kondensieren des Wasserdampfes ein Pumpeffekt auftritt, der in steigendem
Maße die Ablagerungen der Jodnuklide an der Hüürohrinnenwand beseitigt. Im zweiten Fall. d. h. beim
265ί 313
alleinigen Vorliegen von Defekten im äußeren Kernbereich, ist es möglich, daß die Ablagerungen der
radioaktiven Spaltprodukte auf der Hüllrohrinnenwand bereits nach der ersten Leistungsabsenkung praktisch
völlig ausgespült werden. Dies bedeutet aber, daß nach der endgültigen Abschaltung des Reaktors kein
erneuter Anstieg der Jodkonzentration auftritt, d. h, der
Reaktordeckel kann nach wesentlich kürzerer Zeit vom Druckgefäß abgenommen werden.
Die 131-Jodaktivitätskonzentration im Kühlmittel
kann sich gegenüber der Gleichgewichtskonzentration um den Faktor 30—100 erhöhen, vorausgesetzt, daß
während der Abschaltung keine neuen Brennstabdefekte auftreten. Diese maximale Jodkonzentration wird
dann mit einer effektiven Halbwertszeit abgebaut, die sich aus der Halbwertszeit des betreffenden Radionuklids
und der Reinigungsrate des Primärkühlmittds ergibt. Für 131-Jod sind in einer Kernk. aftwerksanlage
von 1200 MW dafür etwa 6,2 Stunden bei einfacher Reinigungsrate und 3,1 Stunden bei doppelter Reinigungsrate
als charakteristische Werte anzusetzen.
Bei dem erwähnten Kernkraftwerk stellt sich beim Vorliegen eines normalen Brennstabdefektes eine
Jod-Gleichgewichtskonzentration von 4,4 ■ 10~3 Ci/m3
ein. Bei einer Abschaltung ergab sich ein Maximum, das etwa um den Faktor 50 über dem Gleichgewichtswert
lag. Eine kurzzeitige Leistungsreduktion auf 40% der normalen Betriebsleistung für die Dauer von 1 Stunde
und die anschließende Erhöhung der Reaktorleistung auf den Normalwert ergab, daß je nach Lage der
defekten Brennstäbe im Reaktorkern die beim Abschalten insgesamt anfallende Jod-Depotmenge um 30—70%
reduziert wird. Durch die Wahl anderer Lastfolgen, wie
z. B. einer Leistungsreduktion auf 30%, ergab sich noch eine weitere Reduzierung des Abschaltmaximums.
Die Größe und die Dauer der Leistungsreduktion '> richtet sich nach der vorliegenden Defektzahl, die aus
der Gleichgewichtsaktivität abgeschätzt werden kann. Die Leistungsreduktion sollte etwa 1—3 Tage vor der
vorgesehenen Abschaltung erfolgen. Dann kann einerseits die höhere Jodkonzentration im Kühlmittel wieder
ίο abgebaut werden und andererseits können sich in dieser
Zeit keine neuen wesentlichen Jodablagerungen innerhalb der Hüllrohre aufbauen. Bei dem bereits erwähnten
mehrmaligen abwechselnden Teillast- und Vollastbetrieb, der eine verbesserte Auswaschung der noch im
r> Hüllrohr verbliebenen Jodnuklide ermöglicht, hat es
sich als zweckmäßig herausgestellt, die Reaktorleistung wieder auf den Normalwert zu erhöhen, wenn das
Maximum der Jodkonzentration durch die Reinigungsanlage etwa auf die Hälfte abgebaut worden ist Da
.'" während der nachfolgenden Normalleistungsperiode im
Inneren der Hüllrohre nur Wasserdampf vorhanden ist, also keine flüssige Phase, wird während dieser Zeit nur
eine verhältnismäßig geringe Menge von Radionukliden an das Kühlmittel abgegeben. Die Reinigungsanlage
.'. arbeitet jedoch weiter, so daß auch während der Vollastzeit die ursprüngliche Gleichgewichtskonzentration
der Spaltprodukte im Kühlmittel wieder hergestellt wird. Die Lastabsenkungen können den Bedürfnissen
der Stromproduktion abgepaßt werden. Man wird also
ι-. vorteilhaft die Teillastphase in die Nachtstunden legen
und Teillastzeiten in der Größenordnung von 3—8 Stunden wählen; die übrige Zeit wird Vollast gefahren.
Claims (3)
1. Verfahren zur Verringerung des durch Brennstabhülldefekte
hervorgerufenen 131-Jodgehalts im '
Kühlwasser eines abgeschalteten Druckwasserreaktors, dessen Brennelemente aus einer Vielzahl
metallumhüllter Brennstäbe bestehen und dessen Kühlmittelkreislauf mit einer Spaltproduktreinigungsanlage
versehen ist, dadurch gekenn- u> zeichnet, daß bereits bis zu einigen Tagen vor
dem geplanten Abschalten die Reaktorleistung für einige Stunden bis zur Kondensation des Kühlmittels
in den defekten Brennstäben herabgesetzt wird und daß anschließend die Reaktorleistung wieder r>
auf ihren normalen Betriebswert erhöht wird, bei dem das Kühlmittel in den defekten Brennstäben
wieder in dampfförmiger Gestalt vorliegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Herabsetzen der Reaktorleistung -':.·
mit anschließender Erhöhung auf den normalen Betriebswert mehrmals nacheinander vorgenommen
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der anschließende Betrieb bei dem .·ί
normalen Betriebswert jeweils solange vorgenommen wird, bis sich durch die Wirkung der
Reinigungsanlage eine 131-Jod-Gleichgewichtsaktivität
eingestellt hat.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
DE2651313A DE2651313C3 (de) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | Verfahren zur Verringerung des 131-Jodgehalts im Kühlwasser eines Druckwasserreaktors |
JP52134028A JPS6046678B2 (ja) | 1976-11-10 | 1977-11-08 | 加圧水冷却形原子炉の停止方法 |
ES464018A ES464018A1 (es) | 1976-11-10 | 1977-11-10 | Procedimiento para reducir el pico de yodo 131 al desconec- tarse reactores nucleares refrigerados por agua a presion |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2651313A DE2651313C3 (de) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | Verfahren zur Verringerung des 131-Jodgehalts im Kühlwasser eines Druckwasserreaktors |
Publications (3)
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DE2651313B2 DE2651313B2 (de) | 1978-11-09 |
DE2651313C3 true DE2651313C3 (de) | 1979-07-19 |
Family
ID=5992846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2651313A Expired DE2651313C3 (de) | 1976-11-10 | 1976-11-10 | Verfahren zur Verringerung des 131-Jodgehalts im Kühlwasser eines Druckwasserreaktors |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102004024722B4 (de) * | 2004-05-19 | 2011-05-26 | Enbw Kraftwerke Ag Kernkraftwerk Philippsburg | Binden von radioaktivem Jod in einem Kernreaktor |
-
1976
- 1976-11-10 DE DE2651313A patent/DE2651313C3/de not_active Expired
-
1977
- 1977-11-08 JP JP52134028A patent/JPS6046678B2/ja not_active Expired
- 1977-11-10 ES ES464018A patent/ES464018A1/es not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6046678B2 (ja) | 1985-10-17 |
ES464018A1 (es) | 1979-02-01 |
JPS5360484A (en) | 1978-05-31 |
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